Содержание

Межвитковое замыкание. Как проверить различные замыкание витков

Электродвигатели часто выходят из строя, и основной причиной для этого является межвитковое замыкание. Оно составляет около 40% всех поломок моторов. От чего возникает замыкание между витками? Для этого есть несколько причин.

Основная причина – излишняя нагрузка на электродвигатель, которая выше установленной нормы. Статорные обмотки нагреваются, разрушают изоляцию, происходит замыкание между витками обмоток. Неправильно эксплуатируя электрическую машину, работник создает чрезмерную нагрузку на электродвигатель.

Нормальную нагрузку можно узнать из паспорта на оборудование, либо на табличке мотора. Лишняя нагрузка может возникнуть из-за поломки механической части электромотора. Подшипники качения могут послужить этой причиной. Они могут заклинить от износа или отсутствия смазки, в результате этого возникнет замыкание витков катушки якоря.

Замыкание витков возникает и в процессе ремонта или изготовления двигателя, в результате брака, если двигатель изготавливали или ремонтировали в неприспособленной мастерской.

Хранить и эксплуатировать электромотор необходимо по определенным правилам, иначе внутрь мотора может проникнуть влага, обмотки отсыреют, как следствие возникнет витковое замыкание.

С витковым замыканием электродвигатель работает неполноценно и недолго. Если вовремя не выявить межвитковое замыкание, то скоро придется покупать новый электродвигатель или полностью новую электрическую машину, например, электродрель.

При замыкании витков обмотки двигателя повышается ток возбуждения, обмотка перегревается, разрушает изоляцию, происходит замыкание других витков обмотки. Вследствие повышения тока может послужить причиной выхода из строя регулятора напряжения. Витковое замыкание выясняется сравнением обмоточного сопротивления с нормой по техусловиям. Если оно снизилось, обмотка подлежит перемотке, замене.

Как найти межвитковое замыкание

Замыкание витков легко определить, для этого есть несколько методов. Во время работы электродвигателя обратите внимание на неравномерный нагрев статора. Если одна его часть нагрелась больше, чем корпус двигателя, то необходимо остановить работу и провести точную диагностику мотора.

Существуют приборы для диагностики замыкания витков, можно проверить токовыми клещами. Нужно измерить нагрузку каждой фазы по очереди. При разнице нагрузок на фазах надо задуматься о наличии межвиткового замыкания. Можно перепутать витковое замыкание с перекосом фаз сети питания. Чтобы избежать неправильной диагностики, надо измерить приходящее напряжение питания.

Обмотки проверяют мультиметром путем прозвонки. Каждую обмотку проверяем прибором отдельно, сравниваем результаты. Если замкнуты оказались всего 2-3 витка, то разница будет незаметна, замыкание не выявится. С помощью мегомметра можно прозвонить электромотор, выявив наличие замыкания на корпус. Один контакт прибора соединяем с корпусом мотора, второй к выводам каждой обмотки.

Если нет уверенности в исправности двигателя, то необходимо произвести разборку мотора. При разборе нужно осмотреть обмотки ротора, статора, наверняка будет видно место замыкания.

Наиболее точным методом проверки замыкания между витками обмоток является проверка понижающим трансформатором на трех фазах с шариком подшипника. Подключаем на статор электромотора в разобранном виде три фазы от трансформатора с пониженным напряжением. Кидаем шарик подшипника внутрь статора. Шарик бегает по кругу – это нормально, а если он примагнитился к одному месту, то в этом месте замыкание.

Можно вместо шарика применить пластинку от сердечника трансформатора. Ее также проводим внутри статора. В месте замыкания витков, она будет дребезжать, а где замыкания нет, она просто притянется к железу. При таких проверках нельзя забывать про заземление корпуса двигателя, трансформатор должен быть низковольтным. Опыты с пластинкой и шариком при 380 вольт запрещаются, это опасно для жизни.

Самодельный прибор для определения виткового замыкания

Сделаем дроссель своими руками для проверки межвиткового замыкания в обмотке двигателя. Нам понадобится П-образное трансформаторное железо. Его можно взять, например, от старого вибрационного насоса «Ручеек», «Малыш». Разбираем его нижнюю часть, хорошо нагреваем ее. Там имеются катушки, залитые эпоксидной смолой.


Эпоксидку разогреваем и выбиваем катушки с сердечником. С помощью наждака или болгарки срезаем губки сердечника.


Намотаны эти катушки как раз на П-образном трансформаторном железе.

Не нужно соблюдать углы. Нужно сделать место, в которое легко ляжет маленький и большой якорь.

При обработке необходимо учесть, что железо слоеное. Нельзя обрабатывать его так, чтобы камень его задирал. Нужно обрабатывать в таком направлении, чтобы слои лежали друг к другу, чтобы не было задиров. После обработки снимите все фаски и заусенцы, так как придется работать с эмалированным проводом, нежелательно его поцарапать.

Теперь нам надо сделать две катушки для этого сердечника, которые разместим с обеих сторон. Замеряем толщину и ширину сердечника в самых широких местах, по заклепкам. Берем плотный картон, размечаем его по размерам сердечника. Учитываем размер паза в сердечнике между катушками. Проводим неострым краем ножниц по местам сгиба, чтобы удобнее было сгибать картон. Вырезаем заготовку для каркаса катушек. Сгибаем по линиям сгиба. Получается каркас катушки.

Теперь делаем четыре крышки для каждой стороны катушек. Получаем два картонных каркаса для катушек.

Рассчитываем количество витков катушек по формуле для трансформаторов.

13200 делим на сечение сердечника в см2. Сечение нашего сердечника:

3,6 см х 2,1 см = 7,56 см2.

13200 : 7,56 = 1746 витков на две катушки. Это число не обязательное, отклонение 10% в обе стороны никакой роли не сыграет. Округляем в большую сторону, 1800 : 2 = 900 витков нужно намотать на каждую катушку. У нас есть провод 0,16 мм, он вполне подойдет для наших катушек. Наматывать можно как угодно. По 900 витков можно намотать и вручную. Если ошибетесь на 20-30 витков, то ничего страшного не будет. Лучше намотать больше. Перед намоткой шилом делаем отверстия по краям каркаса для вывода провода катушек.

На конец провода надеваем термоусадочный кембрик. Конец провода вставляем в отверстие, загибаем, и начинаем намотку катушки.

Заполнение получилось малым, поэтому можно мотать и проводом толще. На второй конец припаиваем проводок с кембриком и вставляем в отверстие. Не заматываем катушку, пока не провели испытание.

Обе катушки намотаны. Надеваем их на сердечник таким образом, чтобы провода шли вниз и были с одной стороны. Катушки абсолютно одинаково намотаны, направление витков в одну сторону, концы выведены одинаково. Теперь необходимо один конец с одной катушки и один с другой соединить, а на оставшиеся два конца подать напряжение 220 вольт. Главное не запутаться и соединить правильные провода. Чтобы понять порядок соединения, нужно мысленно разогнуть наш П-образный сердечник в одну линию, чтобы витки в катушках располагались в одном направлении, переходили от одной катушки во вторую. Соединяем два начала катушек. На два конца подаем напряжение.

Сравним дроссель фабричный и самодельный.

Проверяем заводской дроссель металлической пластинкой на вибрацию места витковых замыканий якоря двигателя и отмечаем их маркером. Теперь то же самое делаем на нашем самодельном дросселе. Результаты получились идентичные. Наш новый дроссель работает нормально.

Снимаем наши катушки с сердечника, обмотки фиксируем изолентой. Пайку также изолируем лентой. Одеваем готовые катушки на сердечник, припаиваем к концам проводов питание 220 В. Дроссель готов к эксплуатации.

Межвитковое замыкание якоря

Для проверки якоря воспользуемся специальным прибором, который представляет трансформатор с вырезанным сердечником. Когда мы кладем якорь в этот зазор, его обмотка начинает работать как вторичная обмотка трансформатора. При этом, если на якоре имеется межвитковое замыкание, от местного перенасыщения железом металлическая пластинка, которая будет находиться сверху якоря, будет вибрировать, либо примагничиваться к корпусу якоря.

Включаем прибор. Для наглядности мы специально замкнули две ламели на коллекторе, чтобы показать каким образом производится диагностика. Помещаем пластинку на якорь и сразу видим результат. Наша пластинка примагнитилась и начала вибрировать. Поворачиваем якорь, витки смещаются, и пластинка перестает вибрировать.

Теперь удалим замыкание ламелей для проверки. Повторяем проверку и видим, что обмотка якоря исправна, пластинка не вибрирует ни в каких местах.

Способ №2 проверки якоря на витковое замыкание

Этот способ подходит для тех, кто не занимается профессиональным ремонтом электроинструмента. Для точной диагностики межвиткового замыкания требуется скоба с катушкой.

Мультиметром можно выяснить лишь обрыв катушки якоря. Лучше для этой цели применять аналоговый тестер. Между каждыми двумя ламелями замеряем сопротивление.

Сопротивление должно быть везде одинаковое. Бывают случаи, когда обмотки не сгорели, коллектор нормальный. Тогда замыкание витков определяют только с помощью прибора со скобой от трансформатора. Теперь устанавливаем мультиметр на 200 кОм, один щуп замыкаем на массу, а другим касаемся каждой ламели коллектора, при условии, что нет обрыва катушек.

Если якорь не прозванивается на массу, то он исправный, либо может быть межвитковое замыкание.

Межвитковое замыкание трансформатора

У трансформаторов есть распространенная неисправность – замыкание витков между собой. Мультиметром не всегда можно выявить этот дефект. Необходимо внимательно осмотреть трансформатор. Провод обмоток имеет лаковую изоляцию, при ее пробое между витками обмотки есть сопротивление, которое не равно нулю. Оно и приводит к разогреву обмотки.

При осмотре трансформатора на нем не должно быть гари, обуглившейся бумаги, вздутия заливки, почернений. Если известен тип и марка трансформатора, можно узнать, какое должно быть сопротивление обмоток. Мультиметр переключают в режим сопротивления. Сравнивают измеренное сопротивление со справочными данными. Если отличие составляет больше 50%, то обмотки неисправны. Если данные сопротивления не удалось найти в справочнике, то наверняка известно количество витков, тип и сечение провода, можно вычислить сопротивление по формулам.

Чтобы проверить трансформатор блока питания с выходом низкого напряжения, подключаем к первичной обмотке напряжение 220 В. Если появился дым, запах, то сразу отключаем, обмотка неисправна. Если таких признаков нет, то измеряем напряжение тестером на вторичной обмотке. При заниженном на 20% напряжении есть риск выхода из строя вторичной обмотки.

Если есть второй исправный трансформатор, то путем сравнения сопротивлений выясняют исправность обмоток. Чтобы проверить более подробно, применяют осциллограф и генератор.

Межвитковое замыкание статора

Часто на неисправном двигателе имеется межвитковое замыкание. Сначала проверяют обмотку статора на сопротивление. Это ненадежный метод, так как мультиметр не всегда может точно показать результат замера. Это зависит и от технологии перемотки двигателя, от старости железа.

Клещами тоже можно измерить сопротивление и ток. Иногда проверяют по звуку работающего мотора, при условии, что подшипники исправны, смазаны, редуктор привода исправен. Еще проверяют межвитковое замыкание осциллографом, но они имеют большую стоимость, не у каждого имеется этот прибор.

Внешне осматривают двигатель. Не должно быть следов масла, подтеков, запаха. Измеренный по фазам ток, должен быть одинаковый. Хорошим тестером проверяют обмотки на сопротивление. При разнице в замерах более 10% есть вероятность замыкания витков обмоток.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Как определить межвитковое замыкание в двигателе | Электрик Инфо

Добрая половина всех случаев неисправностей электродвигателей приходится на межвитковое замыкание. Межвитковым замыканием называется короткое замыкание между разными витками одной катушки или секции обмотки электрической машины. Причин межвитковых замыканий может быть несколько.

Причины межвитковых замыканий

Одна из причин межвиткового замыкания — перегрузка электродвигателя по току, когда нагрузка на двигатель в течение значительного промежутка времени превышает номинальную. В этом случае обмотка статора разогревается от чрезмерного тока настолько сильно, что изоляция в каком-то ее месте может разрушиться и способствовать короткому замыканию между соседними витками. Нормальный ток статора под нагрузкой всегда можно посмотреть в паспорте двигателя либо на информационном шильдике на его корпусе.

Перегрузка может случиться, например, из-за нештатного режима эксплуатации оборудования, приводимого в действие данным двигателем. Кроме того причиной токовой перегрузки может стать механическое повреждение непосредственно двигателя: заклинивание ротора, стопорение подшипников и т. д.

Не исключен также заводской брак обмотки, либо нарушение целостности изоляции во время ручной перемотки статора в кустарных условиях. При несоблюдении условий хранения или эксплуатации электродвигателя, случайно попавшая внутрь влага способна навредить изоляции и привести к межвитковому замыканию.

Так или иначе, какой бы ни оказалась причина межвиткового замыкания, с ним пострадавший двигатель нормально работать уже точно не сможет, либо проработает, но недолго. Поэтому при обнаружении симптомов межвиткового замыкания, следует незамедлительно начать его поиск с целью скорейшего устранения.

Как выявить межвитковое замыкание

Существует несколько простых проверенных способов выявить наличие межвиткового замыкания. Симптомом обычно является перегрев одной части статора по отношению ко всем остальным его частям. Если данное явление наблюдается, то двигатель необходимо остановить, если надо - снять с оборудования, и подвергнуть точной диагностике.

Прежде всего можно воспользоваться токовыми клещами. Достаточно по очереди измерить токи каждой из фаз обмотки статора, и если в одной из них ток существенно больше чем в остальных, то это - явный признак того, что место замыкания находится в соответствующей части обмотки. Предварительно необходимо убедиться, что напряжение на все выводы (между каждой парой из трех фаз) подается одинаковое, то есть проверить отсутствие перекоса фаз. Для этого пользуются вольтметром, поочередно измеряют напряжения на трех фазах.

Три части трехфазной обмотки следует прозвонить омметром. Сопротивления всех трех обмоток по-отдельности должны быть одинаковыми. Используемый прибор должен обладать достаточно высокой точностью, ведь если имеет место замыкание всего между двумя витками, то различие в сопротивлениях будет минимальным, и его невозможно будет различить если обмотка выполнена толстым проводом.

Наличие замыкания на корпус можно проверить при помощи мегаомметра. Для этого один щуп прибора прикладывается к корпусу двигателя, второй — поочередно к каждому из выводов обмоток. В исправном двигателе сопротивление на каждой из фаз должно быть значительным (смотрите - Как правильно пользоваться мегаомметром).

Не будет лишним визуально рассмотреть обмотку статора. Чтобы это сделать, нужно будет снять с двигателя крышки, вытащить ротор и внимательно рассмотреть всю обмотку секция за секцией. Если замыкание есть, то подгоревшее место наверняка будет видно сразу.

Если у вас под рукой есть понижающий трехфазный трансформатор на напряжение в районе 40 вольт, то используйте его для проверки целостности статора. Выньте ротор, подключите трансформатор, включите его в сеть. Возьмите железный шарик от подшипника и запустите его в статор, немного ускорив щелчком пальца, так чтобы шарик начал бегать по кругу вслед за вращающимся магнитным полем, имитируя вращение ротора. В случае если шарик остановился и застрял на одном месте статора — значит в этом месте межвитковое замыкание.

Если нет шарика, возьмите пластину трансформаторной стали или железную линейку, приложите ее внутри к статору и перемещайте по кругу. В том месте где пластинка начнет заметно дребезжать — есть межвитковое замыкание. Если межвиткового замыкания нет, то пластинка будет везде примагничиваться к статору. Прежде чем использовать способ с шариком или с пластинкой, убедитесь, что двигатель питается от понижающего трансформатора, иначе можно получить поражение электрическим током.

Смотрите также: Несколько способов проверки обмотки на короткое замыкание в картинках

Рекомендую также посмотреть:

Как сделать простейший двигатель за 10 минут (интересные эксперименты)

Как правильно пользоваться токоизмерительными клещами

Донат на развитие проекта Электрик Инфо: Пожертвование на развитие сайта

Как проверить статор на межвитковое замыкание мультиметром

В бытовых приборах и оборудовании установлены различные типы электродвигателей. Эти различия зависят от условий эксплуатации, назначения и выполняемых ими функций. Например, в электродрелях, миксерах, кухонных комбайнах, пылесосах, стиральных машинах и других устройствах с частым изменением скорости вращения вала применяются коллекторные двигатели.

Если требуется обеспечить долговременный стабильный режим работы, то в таком оборудовании используются уже асинхронные электродвигатели, наиболее подходящие для небольших самодельных станков. Тем не менее, во всех случаях часто приходится решать вопрос, как проверить якорь электродвигателя в домашних условиях. Современные сервисные услуги достаточно дороги, поэтому очень многие пытаются самостоятельно обнаружить неисправность и выполнить ремонт.

Коллекторные двигатели и основные неисправности якоря

Коллекторные электродвигатели рассчитаны на работу от бытовых сетей, напряжением 220В. Практически все они являются синхронными агрегатами. В отличие от асинхронных электродвигателей, коллекторные устройства состоят из неподвижного статора и вращающейся обмотки на валу – якоря. Напряжение на них подается с помощью щеточно-графитного устройства, которое и есть коллектор.

Основная причина, требующая проверки якоря и других деталей, состоит в появлении искр. Активное искрение свидетельствует об износе щеток и коллекторного узла или нарушении контактов. Кроме того, искры могут появиться в результате межвиткового замыкания, то есть, замыкания обмоток в коллекторе. Появление таких нарушений требует качественной диагностики, начиная с визуального осмотра и заканчивая проверкой мультиметром.

Первоначальный осмотр позволяет выявить оборванные или выгоревшие обмотки, а также выгорание в точках их подключения. Поэтому, в первую очередь следует обращать внимание на состояние обмоток и целостность витков. Если обмотки почернели полностью или частично, это уже указывает на определенные проблемы с якорем. Иногда изоляцию достаточно просто понюхать, чтобы определить характерный запах гари.

Более точную информацию можно получить путем проверки якоря мультиметром. Прозвонка выполняется поэтапно, захватывая все элементы двигателя:

  • Вначале прозваниваются попарные выводы обмоток статора к ламелям. Сопротивления на каждом из них должны иметь одинаковое значение.
  • Далее проверяется сопротивление между ламелями и корпусом якоря. В норме оно должно быть бесконечным.
  • Целостность обмотки проверяется путем прозвонки выводов.
  • После этого проверяется состояние цепи между корпусом статора и выводами якорной обмотки. При наличии пробоя на корпус, бытовое устройство категорически запрещается подключать к напряжению. В этом случае требуется обязательный ремонт или полная замена неисправных деталей.

После ремонта коллекторного электродвигателя нужно соединить все элементы между собой и подключить устройство к питанию 220В. Если агрегат работает нормально, значит ремонт выполнен правильно.

Проверка асинхронного электродвигателя

Кроме коллекторных, в быту можно встретить и асинхронные двигатели, устанавливаемые в некоторых моделях стиральных машин или в компрессорах холодильников. Гораздо чаще они используются в компрессорах, насосах, различных станках и другом оборудовании. Несмотря на высокую надежность, данные электродвигатели также подвержены поломкам и неисправностям. В этих конструкциях роль якоря выполняют обмотки статора, поэтому визуальный осмотр нужно начинать именно с них.

Часто обмотки перестают работать, когда они отсырели или, произошел обрыв витков. Поэтому если двигатель очень долго не эксплуатировался, необходимо выполнить проверку сопротивления изоляции с помощью мегомметра. При отсутствии мгаомметра, агрегат в целях профилактики рекомендуется разобрать и сушить обмотки статора в течение нескольких суток.

Вполне возможно, что причина неисправности кроется не в самом электродвигателе, а связана с какими-либо другими факторами. Поэтому, прежде чем начинать ремонтировать сам агрегат, следует убедиться в наличии напряжения, проверить магнитные пускатели, кабели подключения, тепловое реле. Если в схеме имеется конденсатор, его тоже нужно проверить. При исправности всех перечисленных элементов, можно приступать к разборке двигателя для первичного осмотра. Проверка должна проводиться при полном отсутствии электропитания. Необходимо предотвратить самопроизвольное или ошибочное включение агрегата.

В процессе осмотра, кроме других деталей, особенно тщательно проверяются обмотки статора. Они должны быть целыми, без торчащих или оторванных проводков. Особое внимание следует обращать на черные пятна, указывающие на возможное подгорание проводов. В исправном состоянии проводники имеют темно-красный цвет. Почернение наступает при выгорании электроизоляционного лака, наносимого на их поверхность. При осмотре может быть выявлено полное или частичное выгорание обмотки и межвитковое замыкание. При частичном выгорании двигатель будет работать и быстро нагреваться. Поэтому обмотка в любом случае перематывается полностью.

Если внешний осмотр не дал результатов, дальнейшую диагностику нужно проводить с помощью измерительных приборов. Чаще всего для этих целей используется мультиметр, позволяющий определить целостность обмотки, наличие или отсутствие пробоя на корпус.

В двигателях на 220В прозваниваются пусковая и рабочая обмотки. Сопротивление пусковой должно быть в 1,5 выше, чем у рабочей. В электродвигателях на 380В, подключаемых звездой или треугольником, схема разбирается, после чего поочередно прозванивается каждая обмотка. Сопротивление на каждой из них должно быть одинаковым, с отклонением не более чем на 5%. Также все обмотки обязательно прозваниваются между собой и на корпус. Если значение сопротивления не бесконечно, это свидетельствует о наличии пробоя обмоток на корпус или между собой. В этом случае требуется их полная перемотка.

Отдельно проверяется сопротивление изоляции обмоток двигателя. В этом случае мультиметр не поможет, потребуется мегомметр на 1000В, подключаемый к отдельному источнику питания. При выполнении измерений один провод прибора касается корпуса двигателя в неокрашенном месте, а другой провод поочередно соединяется с каждым выводом обмотки. Если сопротивление изоляции составляет менее 0,5 Мом, значит двигатель требует просушки. При выполнении измерений нужно соблюдать осторожность и не касаться измерительных проводов. Измеряемое оборудование должно быть обесточено, продолжительность измерений составляет не менее 2-3 минут.

Наибольшую сложность представляет поиск межвиткового замыкания. Его невозможно выявить при визуальном осмотре. Для трехфазных двигателей применяются специальные измерители индуктивности, которые в норме показывают одинаковое значение на всех обмотках. При наличии повреждения, индуктивность у такой обмотки будет наиболее низкой.

Во время эксплуатации любого оборудования периодически возникают поломки разного характера, которые требуют качественного ремонта. Распространенные сегодня электродвигатели не являются тому исключением. Такие агрегаты могут выходить из строя в результате межвиткового замыкания. В такой ситуации может сгореть исправный, на первый взгляд, двигатель. Именно поэтому специалисты стараются своевременно определить замыкание межвиткового типа, чтобы качественно устранить причину неисправности.

Описание

Сложное межвитковое замыкание может возникнуть по причине нарушения изоляционного слоя ответственных элементов в многофункциональных электротехнических агрегатах. В классическом двигателе, кроме распространенного замыкания на корпус, часто присутствуют и другие проблемы. Чаще всего это может быть спровоцировано выходом из строя обмотки ротора или же статора. Специалистам удалось установить, что классическое межвитковое замыкание возникает в результате перегрева мотора. Когда на устройство воздействует повышенная температура, то сложно избежать разрушения нанесенного производителем лака, который выполняет роль надежной оболочки. Из-за этого витки оголяются и начинают постепенно взаимодействовать друг с другом, вызывая тем самым короткое замыкание. Даже если это точечная проблема, двигатель все равно не будет функционировать как раньше. Ликвидировать поломку можно только при помощи качественной перемотки.

Элементарная проверка

Первым делом необходимо аккуратно установить индуктор на платформе тормозного изделия и включить его в сеть. Переключатель следует перевести в положение 4. Якорь аккуратно укладывают на полюса индуктора, после чего закрепляют на валу приспособление для проворачивания якоря. Можно включить стенд. Мастеру предстоит аккуратно прижать щупы контактного агрегата к двум соседним коллекторам якоря. Немного проворачивая механизм, нужно отыскать положение, при котором показания механизма будут находиться на максимальной отметке. При помощи резистора устанавливают стрелку устройства на максимально удобную отметку шкалы. Необходимо постепенно проворачивать якорь, не меняя при этом пространственного положения щупов. Мастеру остается только считать показания прибора.

Важные нюансы

Экспертами был разработан универсальный прибор для проверки межвиткового замыкания. Но первым делом нужно точно установить факт отсутствия дополнительной нагрузки на мотор. Проблема может возникнуть по причине засорения воздушной системы или заедания механического отдела. Чтобы безошибочно определить межвитковое замыкание, необходимо некоторое время понаблюдать за работающим двигателем. В такой ситуации мастер заметит интенсивное круговое искрение. Может ощущаться неприятный запах горелой изоляции. Чтобы ликвидировать проблему, нужно ее своевременно определить. При стандартном визуальном осмотре, обмотки якоря не должны быть вспученными или почерневшими. Указывать на проблему может запах горелого. Мастер должен убедиться в том, что между пластинами коллектора нет замыкания.

Универсальный агрегат

При помощи многофункционального прибора для проверки межвиткового замыкания можно безошибочно измерить сопротивление между обмоткой и корпусом. В рабочем состоянии разница полученных данных остается незначительной. Если полученный показатель превышает отметку 11 процентов, то качественного ремонта не избежать. Мастеру придется заменить всю обмотку, которая будет иметь меньшее сопротивление. Основные ремонтные работы должны быть направлены на перематывание неисправных деталей. Такие манипуляции доступны только в специальных условиях. Работу можно доверить исключительно специалистам.

Помощь мультиметра

Универсальность этого устройства позволяет выполнить проверку межвиткового замыкания, чтобы своевременно устранить имеющуюся поломку. Любые ремонтные работы должны начинаться с разборки якоря электродвигателя. Причины могут возникнуть по следующим причинам:

  1. Износ и поломка щеток.
  2. Замыкание между пластинами.
  3. Отсутствие контакта на клеммах.
  4. Плохая изоляция.
  5. Слишком высокая температура для пластин коллектора.

Многолетний опыт экспертов свидетельствует о том, что сломанный стартер издает характерный звук гула, появляются искры, меняется интенсивность вращения якоря, образуются вибрации во время работы.

Самостоятельный ремонт

Чтобы проверить межвитковое замыкание на якоре, нужно аккуратно приложить к пластине коллектора стартер лампы. Нужно посмотреть, загорится лампочка либо нет. Если лампочка сработала, тогда мастеру нужно подумать о замене обмотки или всего ротора. Но если реакции нет, проверку нужно выполнить омметром. Сопротивление должно быть максимально низким, не более 9 кОм. Если замыкание межвитковое, тогда пригодится определенный прибор для проверки якоря стартера. Устранить эту проблему можно в том случае, если выровнять все провода и очистить их от лишнего мусора. Если все перечисленные рекомендации не подействовали, остается только выполнить перемотку якоря. При распайке коллекторных выводов необходимо демонтировать ротор и тщательно зачистить поверхность при помощи бормашины. Определить сгоревший аккумулятор можно только с помощью аккумулятора.

Вариант для профессионалов

Специалисты привыкли использовать качественный прибор для межвиткового замыкания. Такой агрегат предназначен исключительно для профессионального ремонта электрооборудования. Для работы понадобится катушка со скобой. Классическим мультиметром можно определить только обрыв на якоре. Для более качественной диагностики лучше использовать аналоговый тестер. Между всеми ламелями обязательно замеряют сопротивление. Во всех случаях показатели должны быть идентичными. В некоторых случаях обмотки могут не сгореть, да и коллектор остается невредимым. Определить замыкание межвиткового типа можно с помощью прибора с прочной скобой от трансформатора. Мультиметр устанавливают на отметку 180 кОм. Щуп аккуратно замыкают на массу, а второй поочередно прикладывают к каждой ламели коллектора. Если якорь по-прежнему не прозванивается на массу, то он абсолютно исправен.

Замыкание классического статора

Даже такое изделие подвержено межвитковому замыканию. Первым делом специалист обязательно проверяет обмотку статора на факт сопротивления. Но это не самый надежный метод. Многие факторы влияют на мультиметр, из-за чего он может отображать ошибочные данные. Итоговый результат во многом зависит от перемотки двигателя, а также от старости самого железа. Обычными клещами можно измерить ток и сопротивление. Если у мастера есть необходимый опыт, то он может определить поломку даже по звуку работающего двигателя. Но в этом случае обязательно должны быть рабочие подшипники, которые качественно смазаны. При желании мастер может задействовать осциллограф, но такой агрегат отличается большой стоимостью. Из-за этого приобрести агрегат могут далеко не все. На двигателе не должно быть следов масла, подтеков. Недопустимо наличие посторонних запахов. Качественным тестером проверяют обмотки на факт сопротивления. Если результаты отличаются друг от друга более чем на 11%, то причина поломки может крыться в замыкании.

Самодельное приспособление

Устранить межвитковое замыкание электродвигателя можно при помощи агрегата, сооруженного в домашних условиях. Для сборки нужно подготовить транзисторы КТ209 и КТ315, переменные резисторы на 47 кОм и 1 кОм. Питание изделия можно обеспечить при помощи батареи, а также высококачественного стабилизатора. Дополнительно нужно установить зеленый светодиод, который будет сигнализировать о включении агрегата, а оранжевый – контрольный. Последовательно с этими элементами включают резистор на 30 Ом. Стоит отметить, что рабочая плата имеет компактные размеры, за счет чего легко поместится в небольшой корпус.

Причины неисправностей

Межвитковое замыкание электродвигателя не является редкой проблемой. Такая неисправность встречается в 50% всех случаев поломок. Ситуация может возникнуть из-за повышенной нагрузки на электроустановку. Неправильная эксплуатация агрегата часто влечет за собой преждевременные поломки. Номинальную нагрузку можно определить по паспорту установки. Перегрузка может быть спровоцирована механическим повреждением самого мотора. Сухие либо заклинившие подшипники часто вызывают замыкание. Не исключен факт заводского брака. Если электродвигатель хранится в ненадлежащих условиях, то это всегда чревато тем, что обмотка просто отсыреет.

Изменение сопротивления

Определение межвитковое замыкание позволяет существенно упростить ремонтные работы. Чтобы качественно проверить мотор на факт сопротивления изоляции, опытные электрики активно используют мегометр с напряжением 500 В. Таким приспособлением можно безошибочно измерить сопротивление изоляции обмоток двигателя. Если электродвигатели обладают напряжением 12 В или 24 В, то без помощи тестера просто не обойтись. Изоляция таких обмоток не рассчитана на испытание под максимальным напряжением. Производитель всегда в паспорте к агрегату указывает оптимальное значение. Если тестирование показало, что сопротивление изоляции гораздо меньше оптимальных 20 Мом, то обмотки обязательно разъединяют и тщательно проверяют каждую по отдельности. Для собранного мотора показатель не должен быть ниже положенных 21 Мом. Если изделие долгое время пролежало в сыром месте, то перед эксплуатацией его обязательно просушивают в течение нескольких часов накальной лампой.

Неисправности трансформатора

Опытные специалисты привыкли в работе использовать универсальный индикатор межвиткового замыкания, который существенно упрощает поиск возникших поломок. Но даже профессионалы должны помнить о том, что выбор наиболее подходящего источника питания и его местоположения напрямую зависит от количества питаемых изделий и типа подключения. У трансформатора есть довольно распространенная неисправность – непредвиденное замыкание витков между собой.

Эту проблему не всегда можно определить при помощи классического мультиметра. Агрегат нужно тщательно осмотреть на предмет наличия визуальных дефектов. Провод обмоток обладает лаковой изоляцией. В случае ее пробоя между витками возникает сопротивление, которые выше 0. В такой ситуации может возникнуть перегрев оснащения. При визуальном осмотре на трансформаторе не должно быть следов копоти, обуглившихся частиц, вздутия заводской заливки, почернений. Мастер может узнать номинальное напряжение из прилагаемой к агрегату документации. Если отличие показателей составляет 45% и больше, то обмотка вышла из строя. Чтобы не усугубить ситуацию, ремонт столь ответственного элемента лучше доверить специалистам, которые обладают всеми необходимыми навыками.

В идеале чтобы была произведена проверка обмоток электродвигателя, необходимо иметь специальные приборы, предназначенные для этого, которые стоят немалых денег. Наверняка не у каждого в доме они есть. Поэтому проще для таких целей научиться пользоваться тестером, имеющим другое название мультиметр. Такой прибор имеется практически у каждого уважающего себя хозяина дома.

Электродвигатели изготавливают в различных вариантах и модификациях, их неисправности также бывают самыми разными. Конечно, не любую неисправность можно диагностировать простым мультиметром, но наиболее часто проверка обмоток электродвигателя таким простым прибором вполне возможна.

Любой вид ремонта всегда начинают с осмотра устройства: наличие влаги, не сломаны ли детали, наличие запаха гари от изоляции и другие явные признаки неисправностей. Чаще всего сгоревшую обмотку видно. Тогда не нужны никакие проверки и измерения. Такое оборудование сразу отправляется на ремонт. Но бывают случаи, когда отсутствуют внешние признаки поломки, и требуется тщательная проверка обмоток электродвигателя.

Виды обмоток

Если не вникать в подробности, то обмотку двигателя можно представить в виде куска проводника, который намотан определенным образом в корпусе мотора, и вроде бы в ней ничего не должно ломаться.

Однако, дело обстоит гораздо сложнее, так как обмотка электродвигателя выполнена со своими особенностями:

  • Материал провода обмотки должен быть однородным по всей длине.
  • Форма и площадь поперечного сечения провода должны иметь определенную точность.
  • На проволоку, предназначенную для обмотки, в обязательном порядке в промышленных условиях наносится слой изоляции в виде лака, который должен обладать определенными свойствами: прочностью, эластичностью, хорошими диэлектрическими свойствами и т.д.
  • Провод обмотки должен обеспечивать прочный контакт при соединении.

Если имеется какое-либо нарушение этих требований, то электрический ток будет проходить уже в совершенно других условиях, а электрический мотор ухудшит свои эксплуатационные качества, то есть, снизится мощность, обороты, а может и вообще не работать.

Проверка обмоток электродвигателя 3-фазного мотора . Прежде всего, отключить ее от цепи. Основная часть существующих электродвигателей имеет обмотки, соединенные по схемам, соответствующим звезде или треугольнику.

Концы этих обмоток подключают обычно на колодки с клеммами, которые имеют соответствующие маркировки: «К» — конец, «Н» — начало. Бывают варианты соединений внутреннего исполнения, узлы находятся внутри корпуса мотора, а на выводах применяется другая маркировка (цифрами).

На статоре 3-фазного электродвигателя применяются обмотки, имеющие равные характеристики и свойства, одинаковые сопротивления. При замере мультиметром сопротивлений обмоток может оказаться, что у них разные значения. Это уже дает возможность предположить о неисправности, имеющейся в электродвигателе.

Возможные неисправности

Визуально не всегда можно определить состояние обмоток, так как доступ к ним ограничен особенностями конструкции двигателя. Практически проверить обмотку электродвигателя можно по электрическим характеристикам, так как все поломки мотора в основном выявляются:

• Обрывом, когда провод разорван, либо отгорел, ток по нему проходить не будет.
• Коротким замыканием, возникшим из-за повреждения изоляции между витками входа и выхода.
• Замыкание между витками, при этом изоляция повреждается между соседними витками. Вследствие этого поврежденные витки самоисключаются из работы. Электрический ток идет по обмотке, в которой не задействованы поврежденные витки, которые не работают.
• Пробиванием изоляции между корпусом статора и обмоткой.

Способы
Проверка обмоток электродвигателя на обрыв

Это самый простой вид проверки. Неисправность диагностируется простым измерением значения сопротивления провода. Если мультиметр показывает очень большое сопротивление, то это означает, что имеется обрыв провода с образованием воздушного пространства.

Проверка обмоток электродвигателя на короткое замыкание

При коротком замыкании в моторе отключится его питание установленной защитой от замыкания. Это происходит за очень короткое время. Однако даже за такой незначительный промежуток времени может возникнуть видимый дефект в обмотке в виде нагара и оплавления металла.

Если измерять приборами сопротивление обмотки, то получается малое его значение, которое приближается к нулю, так как из измерения исключается кусок обмотки из-за замыкания.

Проверка обмоток электродвигателя на межвитковое замыкание

Это самая трудная задача по определению и выявлению неисправности. Чтобы проверить обмотку электродвигателя, пользуются несколькими способами измерений и диагностик.

Проверка обмоток электродвигателя способом омметра

Этот прибор действует от постоянного тока, измеряет активное сопротивление. Во время работы обмотка образует кроме активного сопротивления, значительную индуктивную величину сопротивления.

Если будет замкнут один виток, то активное сопротивление практически не изменится, и определить омметром его сложно. Конечно, можно произвести точную калибровку прибора, скрупулезно замерять все обмотки на сопротивление, сравнивать их. Однако, даже в таком случае очень трудно выявить замыкание витков.

Результаты гораздо точнее выдает мостовой метод, с помощью которого измеряется активное сопротивление. Этим методом пользуются в условиях лаборатории, поэтому обычные электромонтеры им не пользуются.

Измерение тока в каждой фазе

Соотношение токов по фазам изменится, если произойдет замыкание между витками, статор будет нагреваться. Если двигатель полностью исправен, то на всех фазах ток потребления одинаков. Поэтому измерив эти токи под нагрузкой, можно с уверенностью сказать о реальном техническом состоянии электродвигателя.

Проверка обмоток электродвигателя переменным током

Не всегда можно измерить общее сопротивление обмотки, и при этом учесть индуктивное сопротивление. У неисправного двигателя проверить обмотку можно переменным током. Для этого применяют амперметр, вольтметр и понижающий трансформатор. Для ограничения тока в схему вставляют резистор, либо реостат.

Чтобы проверить обмотку электродвигателя, применяется низкое напряжение, проверяется значение тока, которое не должно быть выше значений по номиналу. Измеренное падение напряжения на обмотке делится на ток, в итоге получается полное сопротивление. Его значение сравнивают с другими обмотками.

Такая же схема дает возможность определить вольтамперные свойства обмоток. Для этого необходимо сделать измерения на различных значениях тока, затем записать их в таблицу, либо начертить график. Во время сравнения с другими обмотками не должно быть больших отклонений. В противном случае имеется межвитковое замыкание.

Проверка обмоток электродвигателя шариком

Этот метод основывается на образовании электромагнитного поля с вращающимся эффектом, если обмотки исправны. На них подключается симметричное напряжение с тремя фазами, низкого значения. Для таких проверок используют три понижающих трансформатора с одинаковыми данными. Их подключают отдельно на каждую фазу.

Чтобы ограничить нагрузки, опыт проводят за короткий промежуток времени.

Подают напряжение на обмотки статора, и сразу вводят маленький стальной шарик в магнитное поле. При исправных обмотках шарик крутится синхронно внутри магнитопровода.

Если имеется замыкание между витками в какой-либо обмотке, то шарик сразу остановится там, где есть замыкание. При проведении проверки нельзя допускать превышения тока выше номинального значения, так как шарик может вылететь из статора с большой скоростью, что является опасно для человека.

Определение полярности обмоток электрическим методом

У обмоток статора имеется маркировка выводов, которой иногда может не быть по разным причинам. Это создает сложности при проведении сборки. Чтобы определить маркировку, применяют некоторые способы:

Статор выступает в роли магнитопровода с обмотками, действующими по принципу трансформатора.

Определение маркировки выводов обмотки амперметром и батарейкой

На наружной поверхности статора имеется шесть проводов от трех обмоток, концы которых не промаркированы, и подлежат определению по их принадлежности.

Применяя омметр, находят выводы для каждой обмотки, и отмечают цифрами. Далее, делают маркировку одной из обмоток конца и начала, произвольно. К одной из оставшихся двух обмоток присоединяют стрелочный амперметр, чтобы стрелка находилась на середине шкалы, для определения направления тока.

Минусовой вывод батарейки соединяют с концом выбранной обмотки, а выводом плюса кратковременно касаются ее начала.

Импульс в первой обмотке трансформируется во вторую цепь, которая замкнута амперметром, при этом повторяет исходную форму. Если полярность обмоток совпала с правильным расположением, то стрелка прибора в начале импульса пойдет вправо, а при размыкании цепи стрелка отойдет влево.

Если показания прибора совсем другие, то полярность выводов обмотки меняют местами и маркируют. Остальные обмотки проверяются подобным образом.

Определение полярности вольтметром и понижающим трансформатором

Первый этап аналогичен предыдущему способу: определяют принадлежность выводов обмоткам.

Далее, произвольным образом маркируют выводы первой любой обмотки для соединения их с понижающим трансформатором (12 вольт).

Две другие обмотки соединяют двумя выводами в одной точке случайным образом, оставшуюся пару соединяют с вольтметром и включают питание. Напряжение выхода трансформируется в другие обмотки с таким же значением, так как у них одинаковое количество витков.

Посредством последовательной схемы подключения 2-й и 3-й обмоток вектора напряжения суммируются, а результат покажет вольтметр. Далее маркируют остальные концы обмоток и проводят контрольные измерения.

Проверка статора и ротора электроинструментов на межвитковое замыкание

Чтобы проверить статор и ротор на межвитковое замыкание мультиметром, не потребуется много времени. Дольше придется разбирать двигатель. Болгарка, дрель, перфоратор – каждый инструмент можно отремонтировать, определив неисправность. Проверку лучше разбить на несколько основных этапов, и последовательно не спеша выполнять действия.

Разборка болгарки

Чтобы проверить замыкание на статоре и роторе, нужно разобрать двигатель бытового инструмента. Рассмотрим выполнение этой операции для поиска неисправности болгарки.

Для этого:

  • снимаем защитный кожух, открутив один винт на хомуте;
  • откручиваем 4 винта и отсоединяем редуктор с двигателем от рукоятки болгарки;
  • затем со стороны редуктора отвинчиваем 4 болта и отсоединяем редуктор, вместе с ротором двигателя;
  • статор у нас остался в корпусе подсоединенным к кнопке включения и питания.

Разобрав и отсоединив необходимые для проверки детали, переходим к их внешнему осмотру проверке на межвитковое замыкание.

Внешний осмотр

Обнаружить неисправность можно при неравномерном нагреве корпуса инструмента. Касаясь рукой, вы ощущаете перепад температуры в разных местах корпуса. В этом случае инструмент необходимо разобрать и проверить его тестером и другими способами.

При возникновении замыкания витков статора и поиска неисправностей, в первую очередь проводим осмотр витков и выводов. Как правило, при замыкании увеличивается сила тока, проходящая по обмоткам, и возникает их перегрев.

Возникает большее замыкание витков в обмотках статора и повреждается слой изоляции. Поэтому начинаем определение неисправностей проведением визуального осмотра. Если прожогов и поврежденной изоляции не обнаружено, то переходим к выполнению следующего этапа.

Возможно причина поломки в неисправности регулятора напряжения, возникающая при увеличении токов возбуждения. Для обнаружения проблемы проверяются щетки, они должны быть сточены равномерно и не иметь сколов и повреждений. Затем следует выполнить проверку с помощью лампочки и 2 аккумуляторов.

Применение мультиметра

Теперь надо проверить возможность обрыва обмоток статора. На шкале мультиметра выставляем переключатель в сектор замера сопротивления. Не зная величину измерения, выставляем максимальное значение величины для вашего прибора. Проверяем работоспособность тестера.

Касаемся щупами друг друга. Стрелка прибора должна показывать 0. Проводим работу, касаясь выводов обмоток. При показании бесконечного значения на шкале мультиметра обмотка неисправная и статор следует отдать в перемотку.

Проверяем возможность короткого замыкания на корпус. Такая неисправность вызовет снижение мощности болгарки, возможность поражения электротоком и увеличения температуры, при работе. Работа проводится по той же схеме. Включаем на шкале замер сопротивления.

Красный щуп располагаем на выводе обмотки, черный щуп крепим на корпус статора. При коротком замыкании обмотки на корпус на шкале тестера значение сопротивления будет меньшим, чем на исправной. Эта неисправность требует перемотки обмоток статора.

Настало время провести замеры и проверить, есть ли межвитковое замыкание обмотки статора. Для этого измеряется значение сопротивления на каждой обмотке.

Определяем нулевую точку обмоток, замерив сопротивление для каждой из них. При показании на приборе наименьшего сопротивления обмотки, ее следует менять.

Нестандартная проверка

Самым точным способом является проверка статора с помощью металлического шарика и понижающего трансформатора тока. Статор подключается к выводам трех фаз из трансформатора. Проверив правильность подключения, включаем нашу цепь с пониженным напряжением в сеть.

Внутрь статора вбрасываем шарик и наблюдаем за его поведением. Если он «прилип» к одной из обмоток – это значит, на ней произошло межвитковое замыкание. Шарик крутится по кругу – статор исправен. Довольно ненаучный, но действенный метод обнаружения межвиткового замыкания на статоре.

Неисправности ротора

В случае оптимального режима использования, ротор не изнашивается. Производятся регламентные работы с заменой щеток при их износе. Но со временем, при сильных нагрузках статор нагревается и образуется нагар. Самая частая механическая поломка – износ или перекос подшипников.

Работать болгарка будет, но при этом быстро изнашиваются пластины, и со временем двигатель ломается. Чтобы избежать поломок, необходимо проверять инструмент и поддерживать нормальные условия службы.

Влага при попадании на металл вызывает образование ржавчины. Повышается сила трения, силы тока требуется больше для работы. Происходит значительный нагрев групп контактов, припоя, появляется сильная искра.

Проверка обмоток двигателя

Электронный тестер роторов – это стандартный цифровой мультиметр. Прежде чем приступать к тестированию замыкания, следует проверить мультиметр и его готовность к работе. Переключатель выставляют на измерение сопротивления и касаются щупами друг друга. Прибор должен показать нули. Выставляют максимальную величину измерения и проводят проверку:

  • сначала следует проверить ротор на обрыв цепи. Прикасаясь черным щупом к контактному кольцу, красным нужно прозвонить обмотки. Стрелка прибора зашкалила, значит, обмотка имеет обрыв цепи витков. Ротор следует отдавать в перемотку;
  • замеряем сопротивление для определения возможности короткого замыкания на корпус. На контактное кольцо крепим черный щуп, красным следует прозвонить на замыкание корпус ротора. В случае низкого показания значения сопротивления и звукового сигнала, такой якорь необходимо отдавать в ремонт;
  • проведение прозвона на межвитковое замыкание витков ротора. Подкрепляем щупы на контактные кольца якоря. При значении на шкале прибора, от 1,5 Ом до 6 Ом, мы проверяли исправный прибор. Все другие значения на шкале означают неисправность мультиметра.

На этом проверка ротора закончена. Следует еще раз напомнить основные этапы определения неисправности. Прежде чем проверять, болгарку или любой другой прибор следует обесточить.

Перед проведением замеров, следует визуально осмотреть корпуса, изоляцию и отсутствия нагаров на статоре и роторе.

Необходимо очищать поверхности контактов от засоров пылью и грязью. Загрязнение приводит к увеличению тока при потере мощности двигателя.

При разборке инструмента в первый раз, записывайте все свои шаги. Это позволит иметь подсказку в следующий раз, избежать появления лишних деталей при сборке. При выходе щетки за край щеткодержателя менее 5 мм, такие щетки следует заменить.

Проверить межвитковое замыкание можно электронным тестером, то есть мультиметром.

Как определить витковое замыкание в обмотках

Проверка обмотки возбуждения на межвитковое замыкание.

Межвитковое замыкание вызывает увеличение силы тока воз­буждения. Из-за перегрева обмотки разрушается изоляция и еще большее число витков замыкают между собой. Увеличение тока возбуждения может повлечь выход из строя регулятора напряжения. Эту неисправность определяют сравнением измерен­ного сопротивления обмотки возбуждения с техническими усло­виями. Если сопротивление обмотки уменьшилось, то ее перема­тывают или заменяют.

Межвитковое замыкание в катушке обмотки возбуждения определяют измерением сопротивления катушки возбуждения при помощи омметра, имеющегося на стендах Э211, 532-2М, 532-М и др., отдельного переносного омметра (см. рис. 14, в), или по показаниям амперметра и вольтметра при питании обмотки от аккумуляторной батареи (см. рис. 14, г). Плавкий предохранитель защищает амперметр и батарею при случайном коротком замы­кании цепи. К контактным кольцам ротора подключают щупы и делением величины измеренного напряжения на силу тока опре­деляют сопротивление и сравнивают его с техническими усло­виями (см. табл. 2).

Рис. 14. Проверка обмотки возбуждения:

а—на обрыв; б—на замыкание с валом и полюсом; в — омметром на обрыв и меж­витковое замыкание; г — — подключение приборов для определения сопротивления.

Проверка обмотки статора на обрыв.Проверка обмотки ста тора на обрыв производится при помощи контрольной лампы или омметра. Лампу и источник питания поочередно подключают к концам двух фаз по cxeме рис. 15, а. При обрыве в одной из кату­шек лампа гореть не будет. Омметр, подключенный к этой фазе, покажет «бесконечность При подключении к двум другим фазам он покажет сопротивление этих двух фаз.

Проверка обмотки статора на замыкание с сердечником.При такой неисправности значительно снижается мощность генератора или генератор не работает, увеличивается его нагрев. Аккумуля­торная батарея не заряжается. Проверка производится контроль­ной лампой напряжение 220 В. Лампу подключают к сердечнику и любому выводу обмотки по схеме рис. 15, б. При наличии замы­кания лампа будет гореть.

Проверка обмотки статора на межвитковое замыкание.Меж­витковое замыкание в катушках обмотки статора определяется измерением сопротивления катушек фаз отдельным омметром (см. рис. 15, в), на стендах Э211, 532-2М, 532-М и других, или по схеме, приведенной на рис. 15, г. Если сопротивление двух обмо­ток (замеренное или подсчитанное) меньше указанного в табл. 2, то обмотка статора имеет межвитковое замыкание. Эту неис­правность можно обнаружить, используя нулевую точку обмотки статора. Для этого необходимо замерить или подсчитать сопро­тивление каждой фазы в отдельности и, сравнивая сопротивле­ния

Рис. 15. Проверка обмотки статора:

а — на обрыв; б — на замыкание с сердечником; в — на межвитковое замыкание и обрыв

омметром; г — подключение приборов для определения сопротивления обмотки статора

всех трех фаз, определить, какая из них имеет межвитковое замыкание. Обмотка фазы, имеющая межвитковое замыкание, будет иметь меньшее сопротивление, чем другие. Дефектную обмотку заменяют.

Исправность обмоток статора можно проверить на контрольно-испытательных стендах на симметричность фаз. При этой про­верке замеряется переменное напряжение между фазами обмотки статора до выпрямительного блока при одинаковой (постоянной) частоте вращения ротора генератора. Если напряжение, наводи­мое (индуктируемое) в обмотках статора, неодинаковое, то это указывает на неисправность обмотки статора.

Для измерения напряжения двух фаз проводами вольтметра стенда через окна крышки генератора поочередно касаются двух радиаторов выпрямительного блока (для генераторов с выпрями­тельными блоками типа ВБГ) или головок винтов, соединяющих обмотку статора и выпрямительный блок (для генераторов с выпрямительными блоками типа БПВ).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10824 —

| 7386 — или читать все.

188.64.169.166 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Межвитковое замыкание: причины, способы проверки и методы ремонта

Во время эксплуатации любого оборудования периодически возникают поломки разного характера, которые требуют качественного ремонта. Распространенные сегодня электродвигатели не являются тому исключением. Такие агрегаты могут выходить из строя в результате межвиткового замыкания. В такой ситуации может сгореть исправный, на первый взгляд, двигатель. Именно поэтому специалисты стараются своевременно определить замыкание межвиткового типа, чтобы качественно устранить причину неисправности.

Описание

Сложное межвитковое замыкание может возникнуть по причине нарушения изоляционного слоя ответственных элементов в многофункциональных электротехнических агрегатах. В классическом двигателе, кроме распространенного замыкания на корпус, часто присутствуют и другие проблемы. Чаще всего это может быть спровоцировано выходом из строя обмотки ротора или же статора. Специалистам удалось установить, что классическое межвитковое замыкание возникает в результате перегрева мотора. Когда на устройство воздействует повышенная температура, то сложно избежать разрушения нанесенного производителем лака, который выполняет роль надежной оболочки. Из-за этого витки оголяются и начинают постепенно взаимодействовать друг с другом, вызывая тем самым короткое замыкание. Даже если это точечная проблема, двигатель все равно не будет функционировать как раньше. Ликвидировать поломку можно только при помощи качественной перемотки.

Элементарная проверка

Первым делом необходимо аккуратно установить индуктор на платформе тормозного изделия и включить его в сеть. Переключатель следует перевести в положение 4. Якорь аккуратно укладывают на полюса индуктора, после чего закрепляют на валу приспособление для проворачивания якоря. Можно включить стенд. Мастеру предстоит аккуратно прижать щупы контактного агрегата к двум соседним коллекторам якоря. Немного проворачивая механизм, нужно отыскать положение, при котором показания механизма будут находиться на максимальной отметке. При помощи резистора устанавливают стрелку устройства на максимально удобную отметку шкалы. Необходимо постепенно проворачивать якорь, не меняя при этом пространственного положения щупов. Мастеру остается только считать показания прибора.

Важные нюансы

Экспертами был разработан универсальный прибор для проверки межвиткового замыкания. Но первым делом нужно точно установить факт отсутствия дополнительной нагрузки на мотор. Проблема может возникнуть по причине засорения воздушной системы или заедания механического отдела. Чтобы безошибочно определить межвитковое замыкание, необходимо некоторое время понаблюдать за работающим двигателем. В такой ситуации мастер заметит интенсивное круговое искрение. Может ощущаться неприятный запах горелой изоляции. Чтобы ликвидировать проблему, нужно ее своевременно определить. При стандартном визуальном осмотре, обмотки якоря не должны быть вспученными или почерневшими. Указывать на проблему может запах горелого. Мастер должен убедиться в том, что между пластинами коллектора нет замыкания.

Универсальный агрегат

При помощи многофункционального прибора для проверки межвиткового замыкания можно безошибочно измерить сопротивление между обмоткой и корпусом. В рабочем состоянии разница полученных данных остается незначительной. Если полученный показатель превышает отметку 11 процентов, то качественного ремонта не избежать. Мастеру придется заменить всю обмотку, которая будет иметь меньшее сопротивление. Основные ремонтные работы должны быть направлены на перематывание неисправных деталей. Такие манипуляции доступны только в специальных условиях. Работу можно доверить исключительно специалистам.

Помощь мультиметра

Универсальность этого устройства позволяет выполнить проверку межвиткового замыкания, чтобы своевременно устранить имеющуюся поломку. Любые ремонтные работы должны начинаться с разборки якоря электродвигателя. Причины могут возникнуть по следующим причинам:

  1. Износ и поломка щеток.
  2. Замыкание между пластинами.
  3. Отсутствие контакта на клеммах.
  4. Плохая изоляция.
  5. Слишком высокая температура для пластин коллектора.

Многолетний опыт экспертов свидетельствует о том, что сломанный стартер издает характерный звук гула, появляются искры, меняется интенсивность вращения якоря, образуются вибрации во время работы.

Самостоятельный ремонт

Чтобы проверить межвитковое замыкание на якоре, нужно аккуратно приложить к пластине коллектора стартер лампы. Нужно посмотреть, загорится лампочка либо нет. Если лампочка сработала, тогда мастеру нужно подумать о замене обмотки или всего ротора. Но если реакции нет, проверку нужно выполнить омметром. Сопротивление должно быть максимально низким, не более 9 кОм. Если замыкание межвитковое, тогда пригодится определенный прибор для проверки якоря стартера. Устранить эту проблему можно в том случае, если выровнять все провода и очистить их от лишнего мусора. Если все перечисленные рекомендации не подействовали, остается только выполнить перемотку якоря. При распайке коллекторных выводов необходимо демонтировать ротор и тщательно зачистить поверхность при помощи бормашины. Определить сгоревший аккумулятор можно только с помощью аккумулятора.

Вариант для профессионалов

Специалисты привыкли использовать качественный прибор для межвиткового замыкания. Такой агрегат предназначен исключительно для профессионального ремонта электрооборудования. Для работы понадобится катушка со скобой. Классическим мультиметром можно определить только обрыв на якоре. Для более качественной диагностики лучше использовать аналоговый тестер. Между всеми ламелями обязательно замеряют сопротивление. Во всех случаях показатели должны быть идентичными. В некоторых случаях обмотки могут не сгореть, да и коллектор остается невредимым. Определить замыкание межвиткового типа можно с помощью прибора с прочной скобой от трансформатора. Мультиметр устанавливают на отметку 180 кОм. Щуп аккуратно замыкают на массу, а второй поочередно прикладывают к каждой ламели коллектора. Если якорь по-прежнему не прозванивается на массу, то он абсолютно исправен.

Замыкание классического статора

Даже такое изделие подвержено межвитковому замыканию. Первым делом специалист обязательно проверяет обмотку статора на факт сопротивления. Но это не самый надежный метод. Многие факторы влияют на мультиметр, из-за чего он может отображать ошибочные данные. Итоговый результат во многом зависит от перемотки двигателя, а также от старости самого железа. Обычными клещами можно измерить ток и сопротивление. Если у мастера есть необходимый опыт, то он может определить поломку даже по звуку работающего двигателя. Но в этом случае обязательно должны быть рабочие подшипники, которые качественно смазаны. При желании мастер может задействовать осциллограф, но такой агрегат отличается большой стоимостью. Из-за этого приобрести агрегат могут далеко не все. На двигателе не должно быть следов масла, подтеков. Недопустимо наличие посторонних запахов. Качественным тестером проверяют обмотки на факт сопротивления. Если результаты отличаются друг от друга более чем на 11%, то причина поломки может крыться в замыкании.

Самодельное приспособление

Устранить межвитковое замыкание электродвигателя можно при помощи агрегата, сооруженного в домашних условиях. Для сборки нужно подготовить транзисторы КТ209 и КТ315, переменные резисторы на 47 кОм и 1 кОм. Питание изделия можно обеспечить при помощи батареи, а также высококачественного стабилизатора. Дополнительно нужно установить зеленый светодиод, который будет сигнализировать о включении агрегата, а оранжевый – контрольный. Последовательно с этими элементами включают резистор на 30 Ом. Стоит отметить, что рабочая плата имеет компактные размеры, за счет чего легко поместится в небольшой корпус.

Причины неисправностей

Межвитковое замыкание электродвигателя не является редкой проблемой. Такая неисправность встречается в 50% всех случаев поломок. Ситуация может возникнуть из-за повышенной нагрузки на электроустановку. Неправильная эксплуатация агрегата часто влечет за собой преждевременные поломки. Номинальную нагрузку можно определить по паспорту установки. Перегрузка может быть спровоцирована механическим повреждением самого мотора. Сухие либо заклинившие подшипники часто вызывают замыкание. Не исключен факт заводского брака. Если электродвигатель хранится в ненадлежащих условиях, то это всегда чревато тем, что обмотка просто отсыреет.

Изменение сопротивления

Определение межвитковое замыкание позволяет существенно упростить ремонтные работы. Чтобы качественно проверить мотор на факт сопротивления изоляции, опытные электрики активно используют мегометр с напряжением 500 В. Таким приспособлением можно безошибочно измерить сопротивление изоляции обмоток двигателя. Если электродвигатели обладают напряжением 12 В или 24 В, то без помощи тестера просто не обойтись. Изоляция таких обмоток не рассчитана на испытание под максимальным напряжением. Производитель всегда в паспорте к агрегату указывает оптимальное значение. Если тестирование показало, что сопротивление изоляции гораздо меньше оптимальных 20 Мом, то обмотки обязательно разъединяют и тщательно проверяют каждую по отдельности. Для собранного мотора показатель не должен быть ниже положенных 21 Мом. Если изделие долгое время пролежало в сыром месте, то перед эксплуатацией его обязательно просушивают в течение нескольких часов накальной лампой.

Неисправности трансформатора

Опытные специалисты привыкли в работе использовать универсальный индикатор межвиткового замыкания, который существенно упрощает поиск возникших поломок. Но даже профессионалы должны помнить о том, что выбор наиболее подходящего источника питания и его местоположения напрямую зависит от количества питаемых изделий и типа подключения. У трансформатора есть довольно распространенная неисправность – непредвиденное замыкание витков между собой.

Эту проблему не всегда можно определить при помощи классического мультиметра. Агрегат нужно тщательно осмотреть на предмет наличия визуальных дефектов. Провод обмоток обладает лаковой изоляцией. В случае ее пробоя между витками возникает сопротивление, которые выше 0. В такой ситуации может возникнуть перегрев оснащения. При визуальном осмотре на трансформаторе не должно быть следов копоти, обуглившихся частиц, вздутия заводской заливки, почернений. Мастер может узнать номинальное напряжение из прилагаемой к агрегату документации. Если отличие показателей составляет 45% и больше, то обмотка вышла из строя. Чтобы не усугубить ситуацию, ремонт столь ответственного элемента лучше доверить специалистам, которые обладают всеми необходимыми навыками.

Как определить межвитковое замыкание в двигателе

Добрая половина всех случаев неисправностей электродвигателей приходится на межвитковое замыкание. Межвитковым замыканием называется короткое замыкание между разными витками одной катушки или секции обмотки электрической машины. Причин межвитковых замыканий может быть несколько.

Причины межвитковых замыканий

Одна из причин межвиткового замыкания — перегрузка электродвигателя по току, когда нагрузка на двигатель в течение значительного промежутка времени превышает номинальную. В этом случае обмотка статора разогревается от чрезмерного тока настолько сильно, что изоляция в каком-то ее месте может разрушиться и способствовать короткому замыканию между соседними витками. Нормальный ток статора под нагрузкой всегда можно посмотреть в паспорте двигателя либо на информационном шильдике на его корпусе.

Перегрузка может случиться, например, из-за нештатного режима эксплуатации оборудования, приводимого в действие данным двигателем. Кроме того причиной токовой перегрузки может стать механическое повреждение непосредственно двигателя: заклинивание ротора, стопорение подшипников и т. д.

Не исключен также заводской брак обмотки, либо нарушение целостности изоляции во время ручной перемотки статора в кустарных условиях. При несоблюдении условий хранения или эксплуатации электродвигателя, случайно попавшая внутрь влага способна навредить изоляции и привести к межвитковому замыканию.

Так или иначе, какой бы ни оказалась причина межвиткового замыкания, с ним пострадавший двигатель нормально работать уже точно не сможет, либо проработает, но недолго. Поэтому при обнаружении симптомов межвиткового замыкания, следует незамедлительно начать его поиск с целью скорейшего устранения.

Как выявить межвитковое замыкание

Существует несколько простых проверенных способов выявить наличие межвиткового замыкания. Симптомом обычно является перегрев одной части статора по отношению ко всем остальным его частям. Если данное явление наблюдается, то двигатель необходимо остановить, если надо — снять с оборудования, и подвергнуть точной диагностике.

Прежде всего можно воспользоваться токовыми клещами. Достаточно по очереди измерить токи каждой из фаз обмотки статора, и если в одной из них ток существенно больше чем в остальных, то это — явный признак того, что место замыкания находится в соответствующей части обмотки. Предварительно необходимо убедиться, что напряжение на все выводы (между каждой парой из трех фаз) подается одинаковое, то есть проверить отсутствие перекоса фаз. Для этого пользуются вольтметром, поочередно измеряют напряжения на трех фазах.

Три части трехфазной обмотки следует прозвонить омметром. Сопротивления всех трех обмоток по-отдельности должны быть одинаковыми. Используемый прибор должен обладать достаточно высокой точностью, ведь если имеет место замыкание всего между двумя витками, то различие в сопротивлениях будет минимальным, и его невозможно будет различить если обмотка выполнена толстым проводом.

Наличие замыкания на корпус можно проверить при помощи мегаомметра. Для этого один щуп прибора прикладывается к корпусу двигателя, второй — поочередно к каждому из выводов обмоток. В исправном двигателе сопротивление на каждой из фаз должно быть значительным (смотрите — Как правильно пользоваться мегаомметром ).

Не будет лишним визуально рассмотреть обмотку статора. Чтобы это сделать, нужно будет снять с двигателя крышки, вытащить ротор и внимательно рассмотреть всю обмотку секция за секцией. Если замыкание есть, то подгоревшее место наверняка будет видно сразу.

Если у вас под рукой есть понижающий трехфазный трансформатор на напряжение в районе 40 вольт, то используйте его для проверки целостности статора. Выньте ротор, подключите трансформатор, включите его в сеть. Возьмите железный шарик от подшипника и запустите его в статор, немного ускорив щелчком пальца, так чтобы шарик начал бегать по кругу вслед за вращающимся магнитным полем, имитируя вращение ротора. В случае если шарик остановился и застрял на одном месте статора — значит в этом месте межвитковое замыкание.

Если нет шарика, возьмите пластину трансформаторной стали или железную линейку, приложите ее внутри к статору и перемещайте по кругу. В том месте где пластинка начнет заметно дребезжать — есть межвитковое замыкание. Если межвиткового замыкания нет, то пластинка будет везде примагничиваться к статору. Прежде чем использовать способ с шариком или с пластинкой, убедитесь, что двигатель питается от понижающего трансформатора, иначе можно получить поражение электрическим током.

Если в Вашей школе физику преподавали хорошо, то, наверняка, Вам запомнился опыт, наглядно объяснявший явление электромагнитной индукции.

Внешне это выглядело примерно так: учитель приходил в класс, дежурные приносили какие-то приборы и расставляли на столе. После объяснения теоретического материала начинался показ опытов, наглядно иллюстрирующий рассказ.

Электромагнитная индукция

Для демонстрации явления электромагнитной индукции требовались катушка индуктивности весьма значительных размеров, мощный прямой магнит, соединительные провода и прибор под названием гальванометр.

Гальванометр внешним видом представлял собой плоский ящик размером чуть побольше стандартного листа формата А4, а за передней стенкой, закрытой стеклом помещалась шкала с нулем посередине. За этим же стеклом можно было увидеть толстую черную стрелку. Все это было достаточно различимо даже с самых последних парт.

Выводы гальванометра с помощью проводов соединялись с катушкой, после чего внутри катушки просто рукой перемещался вверх – вниз магнит. В такт перемещениям магнита из стороны в сторону перемещалась стрелка гальванометра, что свидетельствовало о том, что через катушку протекает ток. Правда, уже после окончания школы, один знакомый учитель физики рассказывал, что на задней стенке гальванометра имелась потайная ручка, которой от руки приводилась в движение стрелка, если опыт не удавался.

Сейчас такие опыты кажутся простыми и почти не заслуживающими внимания. Но электромагнитная индукция теперь применяется во многих электрических машинах и приборах. В 1831 году ее изучением занимался Майкл Фарадей.

В то время еще не было достаточно чувствительных и точных приборов, поэтому ушло немало лет на то, чтобы догадаться, что магнит должен ДВИГАТЬСЯ внутри катушки. Пробовались различной формы и силы магниты, намоточные данные катушек также менялись, магнит к катушке прикладывался по-разному, но только переменный магнитный поток, достигнутый движением магнита, привел к положительным результатам.

Исследованиями Фарадея было доказано, что электродвижущая сила, возникающая в замкнутой цепи, (катушка и гальванометр в нашем опыте) зависит от скорости изменения магнитного потока, ограниченного внутренним диаметром катушки. При этом абсолютно безразлично, каким образом происходит изменение магнитного потока: то ли за счет изменения магнитного поля, то ли за счет перемещения катушки в постоянном магнитном поле.

Самоиндукция, ЭДС самоиндукции

Самое интересное в том, что катушка находится в собственном магнитном поле, созданном протекающим через нее током. Если в рассматриваемом контуре (катушка и внешние цепи) ток будет по каким-либо причинам изменяться, то будет изменяться и магнитный поток, вызывающий ЭДС.

Подобная ЭДС носит название ЭДС самоиндукции. Изучением данного явления занимался замечательный русский ученый Э.Х. Ленц. В 1833 году он открыл закон взаимодействия магнитных полей в катушке, приводящий к самоиндукции. Этот закон известен теперь как закон Ленца. (Не путать с законом Джоуля – Ленца)!

Закон Ленца говорит о том, что направление индукционного тока, возникающего в проводящем замкнутом контуре таково, что он создает магнитное поле, противодействующее изменению того магнитного потока, которое вызвало появление индукционного тока.

При этом катушка находится в собственном магнитном потоке, который прямо пропорционален силе тока: Ф = L*I.

В этой формуле присутствует коэффициент пропорциональности L, также называемый индуктивностью или коэффициентом самоиндукции катушки. В системе СИ единица измерения индуктивности называется генри (Гн). Если при силе постоянного тока 1А катушка создает собственный магнитный поток 1Вб, то такая катушка обладает индуктивностью в 1Гн.

Подобно заряженному конденсатору, имеющему запас электрической энергии, катушка, через которую протекает ток, обладает запасом магнитной энергии. За счет явления самоиндукции, если катушка включена в цепь с источником ЭДС, при замыкании цепи ток устанавливается с задержкой.

В точности так же он не сразу прекращается при отключении. При этом на выводах катушки действует ЭДС самоиндукции, значение которой значительно (в десятки раз) превышает ЭДС источника питания. Например, подобное явление используется в катушках зажигания автомобилей, в строчных развертках телевизоров, а также в стандартной схеме включения люминесцентных ламп. Это все полезные проявления ЭДС самоиндукции.

В некоторых случаях ЭДС самоиндукции носит вредный характер: если транзисторный ключ нагружен обмоткой катушки реле или электромагнита, то для защиты от ЭДС самоиндукции параллельно обмотке устанавливают защитный диод полярностью обратной ЭДС источника питания. Это включение показано на рисунке 1.

Рисунок 1. Защита транзисторного ключа от ЭДС самоиндукции.

Как обнаружить короткозамкнутые витки

Часто возникают сомнения, а нет ли в трансформаторе или обмотках двигателя короткозамкнутых витков? Для подобных проверок используются различные приборы, например, RLC – мосты либо самодельные приборы — пробники. Однако, проверить наличие короткозамкнутых витков можно при помощи простой неоновой лампы. Лампа может подойти любая – даже от неисправного электрочайника китайского производства.

Для проведения измерения лампу без ограничительного резистора необходимо подключить к исследуемой обмотке. Обмотка должна иметь наибольшую индуктивность; если это сетевой трансформатор, то подключайте лампу к сетевой обмотке. После этого через обмотку следует пропустить ток силой в несколько миллиампер. Для этой цели можно воспользоваться источником питания с последовательно включенным резистором, как показано на рисунке 2.

В качестве источника питания можно использовать батарейки. Если в момент размыкания питающей цепи наблюдается вспышка лампы, то катушка исправна, короткозамкнутых витков нет. (Чтобы последовательность действий была понятней на рисунке 2 показан выключатель).

Подобные измерения можно проводить, используя в качестве батареек стрелочный авометр, такой как ТЛ-4 в режиме измерения сопротивления *1 Ом. В этом режиме указанный прибор дает ток около полутора миллиампер, что вполне достаточно для проведения описанных измерений. Цифровой мультиметр для этих целей использовать нельзя – его тока не хватает для создания необходимой силы магнитного поля.

Подобные измерения можно провести в точности также, если неоновую лампу заменить собственными пальцами: для повышения разрешающей способности «измерительного прибора» пальцы следует слегка послюнить. При исправной катушке Вы почувствуете достаточно сильный удар током, конечно не смертельный, но и не очень приятный.

Рисунок 2. Обнаружение короткозамкнутых витков с помощью неоновой лампы.

9 типичных неисправностей электродвигателя и способы их устранения

В этом обзоре мы рассмотрим типичные неисправности трехфазных асинхронных электродвигателей и способы их предупреждения и устранения.

Электрические неисправности электродвигателя

Электрические неисправности двигателя всегда связаны с обмоткой.

  1. Межвитковое замыкание может возникнуть при ухудшении изоляции в пределах одной обмотки. Возможные причины: перегрев обмотки, некачественная изоляция, износ изоляции вследствие вибрации. Определить межвитковое замыкание бывает сложно. Основной метод диагностики – сравнение сопротивления и рабочего тока всех трех обмоток. Первые симптомы межвиткового замыкания – повышенный нагрев двигателя и падение момента на валу. При этом по одной из фаз ток больше, чем по двум другим.
  2. Замыкание между обмотками происходит из-за смещения обмоток, механической вибрации и ударов. При отсутствии должной электрической защиты может возникнуть короткое замыкание и пожар.
  3. Замыкание обмотки на корпус. При данной неисправности электродвигатель может продолжать работать, если неправильно выполнены заземление и защита от короткого замыкания. Однако в работе он будет смертельно опасен, так как его потенциал будет находиться под фазным напряжением.
  4. Обрыв обмотки. Эта неисправность равносильна пропаданию фазы. Если обрыв происходит в работе, то двигатель резко теряет мощность и начинает перегреваться. При правильно выполненной защите двигатель отключится, поскольку ток по другим фазам будет повышен.

Для устранения большинства из этих поломок требуется перемотка двигателя.

Механические неисправности электродвигателя

Механические неисправности электродвигателя связаны с его конструкцией.

  1. Износ и трение в подшипниках. Проявляется в повышении механической вибрации и шума при работе. В этом случае требуется замена подшипников, иначе неисправность приведет к перегреву и падению производительности двигателя.
  2. Проворачивание ротора на валу. Ротор может вращаться в магнитном поле статора, а вал будет неподвижен. Требуется механическая фиксация ротора на валу.
  3. Зацепление ротора за статор. Эта проблема связана с механической поломкой подшипников, их посадочных мест или корпуса двигателя. Кроме того, подобная неисправность приводит к повреждению обмотки статора. Практически не подлежит ремонту.
  4. Повреждение корпуса двигателя. Может происходить из-за ударов, повышенных нагрузок, неправильного крепления или низкого качества двигателя. Ремонт является трудоемким из-за трудностей соосной установки переднего и заднего подшипников.
  5. Проворачивание или повреждение крыльчатки обдува. Несмотря на то, что двигатель продолжит работать, он будет перегреваться, что существенно сократит срок его службы. Крыльчатку необходимо закрепить (для этого используется шпонка или стопорное кольцо) или заменить.

Аварийные ситуации при работе электродвигателя

Существуют неисправности, не связанные непосредственно с двигателем, но влияющие на его работу, характеристики и срок службы. Большинство этих неисправностей вызваны механической перегрузкой, увеличением тока, и, как следствие, перегревом обмоток и корпуса.

  1. Увеличение нагрузки на валу вследствие заклинивания привода либо приводимых механизмов.
  2. Перекос напряжения питания, который может быть вызван проблемами питающей сети либо внутренними проблемами привода.
  3. Пропадание фазы, которое может произойти на любом участке питания двигателя – от питающей трансформаторной подстанции до обмотки двигателя.
  4. Проблема с обдувом (охлаждением). Может возникнуть из-за повреждения крыльчатки двигателя при собственном охлаждении, из-за останова вентилятора внешнего принудительного охлаждения или вследствие значительного повышения температуры окружающей среды.

Способы защиты электродвигателя

Для защиты электродвигателя от внутренних и внешних неисправностей, а также для минимизации дальнейших трудозатрат по его ремонту применяют различные устройства.

1. Мотор-автоматы и тепловые реле

Мотор-автоматы (автоматы защиты двигателя) и тепловые реле используют для обнаружения превышения тока по одной или всем фазам двигателя. В случае превышения через некоторое время происходит отключение привода.

В отличие от мотор-автомата, у теплового реле нет силовой коммутации. Оно имеет только управляющий контакт, который размыкает питание силовой цепи. Мотор-автомат является самостоятельным коммутационным устройством, способным выключать двигатель.

Минус теплового реле заключается в отсутствии защиты от короткого замыкания. Мотор-автомат имеет защиту от перегрузки и электромагнитную защиту от короткого замыкания, которая мгновенно срабатывает и выключает двигатель при превышении тока уставки в 10-20 раз.

Данные устройства используются наиболее широко и при правильной установке и настройке способны с большой долей вероятности защитить электродвигатель и оборудование от поломки и других негативных последствий.

2. Электронные реле защиты двигателей

Данный вид защиты обеспечивает большой выбор различных защит. Основным элементом таких реле является микропроцессор, который анализирует мгновенные значения напряжения и тока и принимает решения на основе заданных настроек. Это может быть выдача сигнала на индикацию либо на отключение двигателя.

3. Термисторы и термореле

Когда по какой-то причине не сработала тепловая защита по перегрузке, последний рубеж обороны — термозащита. Внутрь обмотки устанавливается термочувствительный элемент (как правило, термистор или позистор), который меняет свое сопротивление в зависимости от температуры. При пересечении порога срабатывает соответствующая защита, и двигатель отключается.

Возможно применение более простых дискретных термореле (термоконтактов), которые размыкают контрольную или тепловую цепь, что приводит к аварийной остановке электродвигателя.

4. Преобразователи частоты

Обычно преобразователи частоты располагают несколькими видами защиты – по превышению момента и тока, по превышению напряжения, обрыву фазы и проч. Кроме того, возможно ограничение момента и тока. В этом случае на двигатель будет подаваться напряжение с меньшим уровнем и частотой, если будет обнаружена перегрузка. При этом будет выдано соответствующее сообщение оператору, а двигатель может продолжать работать.

Также производители частотных преобразователей рекомендуют устанавливать защитный автомат на входе ПЧ, тепловое реле на выходе и термисторную защиту.

Другие полезные материалы:
Выбор электродвигателя для компрессора
Как определить параметры двигателя без шильдика?
Выбор мотор-редуктора для буровой установки

Ремонт электродвигателя. Обрыв цепи, межвитковое замыкание...

Поломки электрических машин подразделяется на 2 вида: механические и электрические. В этой статье описаны основные неисправности и способы их устранения в электрической части. А ниже небольшое видео с примером. Основные проблемы:

  • Межвитковые замыкания в обмотках статора, ротора, основных полюсов или якоря;
  • Обрыв обмотки;
  • Пробой изоляции на корпус;
  • Нарушение контактных соединений и разрушение соединений выполненных пайкой или сваркой;
  • Недопустимое снижение сопротивления изоляции между обмотками, между обмотками и корпусом;
  • Увлажнение изоляции.

Электрические повреждения частично могут определяться при внешнем осмотре, а для точной  диагностики производят проверку измерительными приборами : мегометром, мультиметром.

Устранение электрических неисправностей электродвигателя

Открыв коробку двигателя вы увидите начала и концы обмоток. Европейское обозначение обмоток V, U, W, единицы — начала, двойками концы. Советское и русское: С1-С4 первая обмотка, С2-С5 вторая, а С3-С6 третья. Некоторые обозначают буквами A, B, C, но это уже отклонение от стандарта.

Если же вы открыли коробку и увидели там провода без ярлыков, маркерных надписей, то вам придется самим выяснить это. Возможно наша статья вам поможет — Как найти начало и конец обмотки электродвигателя.

Перед тестами откручиваем перемычки! На фото выше подключено звездой. Если у вас будет подключено схемой треугольник, то будет 3 параллельных перемычки.

Итак. Берем мультиметр и ставим в режим прозвонки. Для начала поставим один щуп на болт заземления, а вторым проверим каждую обмотку на замыкание на корпус.

Если есть сомнения, то ставим максимальное значение на мультиметре для сопротивления (2000к) и проверяем. Если все исправно, то на приборе должна отображаться единица, означающая бесконечность и невозможность выдать точное значение.

Как проверить обрыв в обмотках

Чтобы быстро определить есть ли обрыв внутри обмоток, нужно поставить щупы мультиметра на начало и конец каждой из обмоток в режиме прозвонки диодов. Если звука нет — обрыв.

Для определения замыкания между обмотками нужно постав щупы на начала обмоток (V1-U1, V1-W1, U1-W1). И аналогично проверить между концами. Если нет проблем, то прозваниваться не должно.

Ещё следует измерить между концом первой обмотки и началом второй (V2-U1), и аналогично с концом второй и началом третей (U2-W1), концом третей и началом первой (W2-V1). Объясню для чего. Если в какой-то обмотке есть обрыв, то эту неисправность не увидите, просто проверив между началами обмоток.

Если у вас в коробке всего 3 вывода, то между ними должно прозваниваться, так как там подключенную схему звезда/треугольник нельзя менять перемычками в коробке и уже все подключено внутри. Только остается ещё проверка на корпус и разбор для визуальной оценки.

Также стоит проверить сопротивление в каждой обмотке, поставив переключатель мультиметра на минимальное значение (200 Ом). Оно должно быть на всех примерно равным. Так проверяем сопротивление уже между витками. О нём ниже.

Как найти межвитковое замыкание

Если вы заметили, что работающий двигатель нагревается неравномерно, то есть одна часть корпуса нагрета сильнее, то это может также свидетельствовать о межвитковом замыкании. Но это не стопроцентный способ.

Для поиска межвиткового замыкания воспользуемся мегаомметром или мультиметром, переводим переключатель на 200 Ом. Ставим поочередно на каждую из обмоток и проверяем сопротивление. Если различие свыше 10-15% лучше отдать на перемотку.

Ток идет по пути наименьшего сопротивления. Когда часть витков исключается из работы, то на той катушке/обмотке сопротивление будет ниже.

Далее можно разобрать и оценить визуально катушки. Возможно даже так определить подгоревшие, оплавленные провода. Придется перематывать двигатель всыпных катушек.

Также можно провести замер тока на работающем электродвигателе. Для начала проверить напряжение, а затем замерить ток. При равном напряжении значение силы тока не должно различаться более чем на 15%.

Видео по поиску неисправностей электродвигателя

Надеюсь данная статья ответила на ваши вопросы. У нас есть статья — Механические неисправности электродвигателя. Если вас интересует как разобрать электродвигатель и устранить механические неисправности.

Обнаружение межвиткового короткого замыкания при запуске асинхронной машины на основе анализа крутящего момента

В последнее время наблюдается интерес к новым методам диагностики в области индукционных машин. Представленные в статье исследования показывают диагностику асинхронной машины по пульсации крутящего момента, при межвитковых коротких замыканиях, при пуске машины. В статье использовались три численных метода: анализ методом конечных элементов, анализ сигналов и искусственные нейронные сети (ИНС).Разработанная численная модель неисправной машины состоит из уравнений поля, цепи и движения. Источник питания, возбуждаемый напряжением, позволял определять форму кривой крутящего момента при запуске. Межвитковое короткое замыкание рассматривалось как гальваническое соединение между двумя точками обмотки статора. Формы сигналов были рассчитаны для разного количества закороченных витков от 0 до 55. Из-за нестационарных форм сигналов для анализа крутящего момента использовалось разложение вейвлет-пакета. Полученные результаты анализа были использованы в качестве входного вектора для ИНС.Реакцией нейронной сети было количество закороченных витков в обмотке статора. Особое внимание было уделено сравнению отклика нейронной сети общей регрессии (GRNN) и многослойной нейронной сети персептрона (MLP). По результатам исследования можно сделать вывод об эффективности разработанного алгоритма.

1 Введение

Одним из наиболее распространенных требований в современных промышленных приложениях является минимизация затрат, связанных с ремонтом и эксплуатацией.В последнее время в промышленных процессах в качестве приводных систем чаще всего используются асинхронные двигатели. Следовательно, обеспечение их непрерывной и безотказной работы тесно связано с вышеупомянутой минимизацией затрат. Развитие электроники, а также низкая стоимость производства увеличат количество асинхронных двигателей, которые используются в промышленности [1]. Использование полупроводниковых устройств для управления асинхронными двигателями упрощает настройку системы и, таким образом, значительно повышает ее гибкость.Благодаря разнообразию использования асинхронных двигателей важность диагностики неисправностей также возрастает. Диагностика неисправностей должна гарантировать надежную и непрерывную работу двигателей [2]. Одним из наиболее частых повреждений асинхронных двигателей является повреждение цепи статора. На повреждение контура статора приходится около 36% повреждений [3, 4]. Повреждение цепи статора очень часто вызывается межвитковыми короткими замыканиями [3, 5]. Межвитковые короткие замыкания вызваны повреждением изоляции между отдельными обмотками катушки, и это может привести к распространению короткого замыкания на всю катушку и даже между соседними катушками.Повреждение изоляции может быть связано с механическим воздействием, перегрузкой по току или тепловым воздействием. Кроме того, межвитковые короткие замыкания могут вызвать асимметрию магнитного поля, что может привести к генерации вибрации и появлению высших гармоник в форме волны крутящего момента, что может значительно повлиять на снижение производительности системы. В результате описанного выше процесса можно остановить двигатель, что может повлечь за собой большие затраты на производственный процесс.

Современные тенденции в области диагностики электрических машин фокусируются на раннем и неинвазивном обнаружении отказов.Наиболее распространенные неинвазивные методы диагностики используют такие методы, как дискретное вариационное преобразование (ДПФ) или быстрое преобразование Фурье (БПФ). Входным сигналом для вышеупомянутых методов обычно является ток, пульсации крутящего момента или вибрации машины. Один из самых популярных методов - анализ сигнатуры тока двигателя (MCSA). Метод MCSA позволяет контролировать состояние машины без использования дополнительных датчиков и при этом не мешает ее работе [2, 6]. Другим примером метода диагностики, относящегося к межвитковому короткому замыканию, является метод, аналогичный методу MCSA, который включает анализ противоэлектродвижущей силы (ЭДС) в частотной области.Более подробно этот метод описан в [7]. Вышеупомянутые методы, помимо многочисленных преимуществ, имеют и недостатки, частотный анализ можно использовать только для стационарных сигналов. Для анализа непериодических сигналов, которые возникают, например, при запуске двигателя, необходимо использовать другой метод, позволяющий анализировать нестационарные сигналы, такой метод основан на вейвлет-преобразовании. Кроме того, современные диагностические системы используют искусственные нейронные сети в качестве систем поддержки принятия решений для автоматизации диагностического процесса [8, 9, 10].

В статье использовались метод конечных элементов (МКЭ), который, среди прочего, показан в статье [11, 12, 13, 14, 15], и модель полевой цепи. Использование модели силовой цепи машины отличает ее от схемной модели учет таких электромагнитных явлений, как, например, вихревые токи или насыщение магнитопровода. Для модели полевой цепи были сформулированы уравнения движения, системы питания и магнитного поля. Эти уравнения позволяют описать распределение магнитных полей, а также описание связи статора с источником питания.Как упоминалось ранее, использовался метод конечных элементов. МКЭ - один из самых популярных методов, используемых при анализе электрических машин. Преимущество FEM заключается в возможности простого определения механических и электрических параметров или реакции двигателя. Дополнительным аргументом в пользу использования МКЭ была простота, которую он дает при моделировании неисправностей двигателя. К другим методам относятся, например: теория функции обмотки (WFT), эквивалентная магнитная цепь (MEC) или метод преобразования dq0 [16].

Статья посвящена анализу пульсации крутящего момента асинхронного двигателя. Представленные результаты относятся к двум случаям: в первом случае машина разгружена, а во втором - при нагрузке 15 Нм. Кроме того, в статье описывается влияние межвиткового короткого замыкания на пульсации крутящего момента в переходном состоянии. Кроме того, были представлены результаты процесса обучения двух типов нейронных сетей: первой GRNN и второй MLP. Эта статья представляет собой расширение методов, описанных в статье [17].

2 Моделирование межвиткового КЗ

Результатом межвиткового короткого замыкания в фазной обмотке является разделение фазной обмотки на две части (рисунок 1).

Рисунок 1

Схема обмотки статора с учетом межвитковых коротких замыканий

На Рисунке 1 фазные обмотки статора выделены следующим образом: фаза A выделена красным, фаза B зеленым, а фаза C синим.Однако закороченная часть обмотки фазы А имеет желтый цвет. Красной частью обозначена неисправная фазная обмотка с числом витков, равным N, Af , сопротивлением R, Af и индуктивностью L, Af . Желтая часть представляет закороченные витки с количеством витков, равным Н, f , сопротивлением R, f и индуктивностью L, f . Короткое замыкание рассматривалось как соединение металл-металл.Следовательно, в замкнутой цепи отсутствует дополнительное сопротивление.

3 Вейвлет-анализ кривых крутящего момента

3.1 Форма кривой крутящего момента при запуске машины

Расчеты выполнены для индукционной машины с короткозамкнутым ротором. Его номинальные параметры: мощность 2,2 кВт, частота вращения 1410 об / мин, напряжение питания 400 В (обмотки статора соединены звездой), частота системы питания 50 Гц. Машина имела 24 паза статора и 22 паза ротора.Количество витков на фазную обмотку - 4, количество витков на обмотку - 220. Обойма ротора изготовлена ​​из алюминия. Учитывалась нелинейная кривая B-H статора и сердечника ротора. Перекос ротора был включен в модель цепи возбуждения. Предполагалось, что напряжение питания синусоидально, симметрично и взаимно смещено на угол 2/3 π . На основании технической документации испытанной машины была разработана МКЭ-модель машины.

Моделирование проводилось для двух случаев: первое испытание на холостом ходу (T L = 0 Нм) и второе при номинальной нагрузке (T L = 15 Нм). На первом этапе были рассчитаны кривые крутящего момента для исправного двигателя. На втором этапе были рассчитаны кривые крутящего момента для неисправного двигателя. Расчеты проводились для набора выбранного количества закороченных витков от N f = 0 витков до N f = 55 витков.Полученные осциллограммы как результаты расчетов для случая T L = 0 Нм и T L = 15 Нм представлены на рисунках 2a и 2b соответственно. Амплитуды кривых крутящего момента представлены в таблице 1. Расчеты проводились в компьютерной программе Maxwell.

Рисунок 2

Кривые крутящего момента неисправного двигателя: а) на холостом ходу (T L = 0 Нм), б) при номинальном крутящем моменте (T L = 15 Нм)

Таблица 1

Амплитуды крутящего момента при пуске.

N f T L = 0 Нм T L = 15 Нм
55 90,589 99,471
50 90,365 99,702
40 89.148 99,567
30 87,410 98,583
20 91,727 96,986
10 92,689 95,689
3 91,938 97.009
2 92.076 97.286
1 92,220 97,599
0 92.305 97,974

3.2 Вейвлет-анализ сигналов крутящего момента

Полученные кривые крутящего момента были проанализированы с помощью вейвлет-преобразования. В этом анализе использовалось дискретное вейвлет-преобразование с использованием вейвлета Добеши «db3» [18]. Анализ основан на процессе разложения, который разбивает сигнал (кривую крутящего момента) на приблизительные и подробные.Расчеты проводились до 5-го уровня дерева декомпозиции (рисунок 3). Результаты декомпозиции, то есть аппроксимация «A» и деталь «D», для количества закороченных витков, равного 55 при холостом ходе и номинальной нагрузке, представлены на рисунках 4 и 5, соответственно.

Рисунок 3

Пятиуровневое дерево декомпозиции

Рисунок 4

Результаты разложения формы кривой крутящего момента в случае N f = 55 оборотов на холостом ходу: а) аппроксимация формы кривой крутящего момента, б) детали формы кривой крутящего момента

Рисунок 5

Результаты разложения формы кривой крутящего момента в случае N f = 55 оборотов при номинальном крутящем моменте: а) аппроксимация формы кривой крутящего момента, б) детали формы кривой крутящего момента

4 Реализация нейронной сети обобщенной регрессии

Численный метод анализа сигналов, задач классификации и дедукции - сложная задача.Искусственная нейронная сеть может быть очень полезной и заменить эту задачу.

В этой статье была разработана обобщенная регрессионная нейронная сеть (GRNN). GRNN состоит из двух уровней и двух типов функций активации (рис. 6а). Радиальная базисная функция использовалась в качестве функции активации для нейронов первого слоя сети. Нейроны во втором слое были активированы с использованием линейной функции. Радиальная базисная функция нейронов первого слоя определяется как:

ϕ ( Икс , c я ) знак равно ϕ ( ‖ Икс - c я ‖ ) знак равно е - ‖ Икс - c я ‖ 2 2 σ я 2 (1)

, где c i - центр, а σ i - спред.

Рисунок 6

Структура ИНС: а) обобщенная регрессия (GRNN) б) многослойный персептрон (MLP)

Проблема, связанная с классификацией неисправностей в машине по количеству закороченных витков в нейронной сети, была основана на сумме радиальных базисных функций, которые можно описать следующей формулой:

ж ( Икс ) знак равно ∑ я знак равно 1 п ш я ϕ ( ‖ Икс - c я ‖ ) (2)

, где φ - функция активации, а w i - вес.

Ожидаемое значение количества закороченных витков, а также ответ GRNN и MLP в случаях T L = 0 Нм и T L = 15 Нм показаны на рисунке 7. Многослойная сеть персептронов (MLP) был выбран в качестве эталона для выполнения GRNN. Структура MLP была следующей: десять нейронов с сигмовидной функцией активации в первом слое и один нейрон с линейной функцией активации во втором слое сети (рис. 6b).Разработанная сеть MLP обучалась с использованием алгоритма Левенберга-Марквардта.

Процесс обучения искусственной нейронной сети заключается в изменении параметров сети, таких как веса и смещения. Процесс обучения заканчивается, когда целевая функция достигает минимального значения. Целевая функция может быть описана следующей формулой:

E знак равно ∑ я знак равно 1 п [ ∑ j знак равно 1 п ш j ϕ ( ‖ Икс - c я ‖ ) - d я ] 2 (3)

, где d i - целевое значение.

Производительность ИНС (GRNN, MLP) определялась ошибкой ответа. Ошибка рассчитывалась как относительная разница между ответом ИНС и ожидаемым значением в следующей форме:

ε знак равно N ж - N А N N N ж 100 % (4)

, где N f - ожидаемое значение, N ANN - ответ ANN (GRNN, MLP).

Эта ошибка указывает, насколько хорошо была обучена ИНС. Цель тренировочного процесса - получить наименьшее значение ошибки. Результаты тренировочного процесса представлены на рисунке 8.

Одним из параметров GRNN, который может быть изменен, является разброс σ (1). Поэтому результаты ошибки ответа GRNN представлены как функция разброса в случае выбранного количества закороченных витков (рисунок 9).

5 Сводка

В статье показан анализ крутящего момента асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с использованием ДПФ и ИНС.Кривые крутящего момента были получены из анализа методом конечных элементов для двух случаев: первый, когда асинхронный двигатель был нагружен номинальным крутящим моментом, равным 15 Нм, и второй, для нагрузки, равной 0 Нм. Вейвлет-разложение кривых крутящего момента производилось до уровня 5 -го дерева разложения. Результаты, представленные на Рисунке 7. То есть ответ ИНС относительно ожидаемого значения, показывают преимущество GRNN над MLP. Следует отметить, что в случае, когда двигатель нагружен номинальным крутящим моментом, погрешность MLP ниже, чем в случае ненагруженного двигателя.Более того, можно заметить, что самая большая ошибка ответа возникает в случае короткого замыкания нескольких витков при номинальном крутящем моменте. Независимо от нагрузки двигателя MLP генерирует большие ошибки, чем GRNN, что показано на рисунке 8. Более того, следует отметить, что для GRNN влияние разброса на среднеквадратичную ошибку (mse) значимо только для небольшого количества закороченных витков. Увеличение количества закороченных витков снижает влияние параметра разброса на mse.

Рисунок 7

Ожидаемое значение, ответ GRNN и ответ MLP: а) T L = 0 Нм, б) T L = 15 Нм

Рисунок 8

Ошибка ответа ИНС (GRNN, MLP), при Т L = 0 Нм и Т L = 15 Нм

Рисунок 9

Ошибка GRNN для выбранного количества закороченных витков как функция разброса

Список литературы

[1] Туми Д., Boucherit MS, Таджин М., Диагностика неисправностей на основе наблюдателя и ориентированное на поля отказоустойчивое управление асинхронным двигателем с межвитковым замыканием статора, Архив электротехники, 2012, 61 (2), 165-188 Поиск в Google Scholar

[2] Ци Ю., Зафарани М., Акин Б., Федиган С.Е., Анализ и обнаружение межвиткового короткого замыкания посредством расширенного самостоятельного ввода в эксплуатацию, Транзакции IEEE в отраслевых приложениях, 2017, 53 (3), 2730 - 2739 Поиск в Google Scholar

[3] Волькевич М., Tarchała G., Kowalski CT, Диагностика состояния обмоток статора асинхронного двигателя с питанием от инвертора в разомкнутой и замкнутой системе управления, Архив электротехники, 2015, 64 (1), 67-79 Искать в Google Scholar

[ 4] Берзой А., Мохамед А.А.С., Мохаммед О., Влияние местоположения межвиткового короткого замыкания на параметры индукционных машин посредством вычислений FE, IEEE Transactions on Magnetics, 2017, 53 (6), 1-4 Поиск в Google Scholar

[5] Грубич С., Аллер Дж. М., Лу Б., Хабетлер Т.Г., Обзор методов тестирования и мониторинга систем изоляции статора индукционных машин низкого напряжения с упором на проблемы изоляции витков, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008, 55 (12), 4127-4136 Поиск в Google Scholar

[6] Cusido J., Romeral L., Ortega JA, Rosero JA, Espinosa AG, Обнаружение неисправностей в индукционных машинах с использованием спектральной плотности мощности в вейвлет-разложении, Transactions on Industrial Electronics., 2008, 55 (2), 633- 643 Искать в Google Scholar

[7] Сарихани А., Мохаммед О.А., Обнаружение межвитковых неисправностей в синхронных машинах с постоянным магнитом с помощью оценки обратной электродвижущей силы на основе физики, IEEE Transactions on Industrial Electronics., 2013, 60 (8), 3472-3484 Поиск в Google Scholar

[8] Деменко А. ., Новак Л., Петровски В., Расчет характеристики намагничивания машины с короткозамкнутым ротором с использованием метода краевых элементов, COMPEL: Международный журнал вычислений и математики в электротехнике и электронной технике, 2004 г., 23 (4), 1110-1118 Search в Google Scholar

[9] Петровски В., Применение радиальной базовой нейронной сети для диагностики неисправностей статора асинхронного двигателя с использованием осевого потока, Przegląd Elektrotechniczny, 2011, 87 (6), 190-192 Искать в Google Scholar

[10] Родригес П., Джовер В., Арккио А. ., Обнаружение повреждения обмотки статора в асинхронном двигателе с помощью нечеткой логики, Applied Soft Computing, 2008, 8 (2), 1112-1120 Поиск в Google Scholar

[11] Надери П., Обнаружение межвиткового короткого замыкания в Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с насыщаемым ротором с использованием модели эквивалентной магнитной схемы, COMPEL: Международный журнал вычислений и математики в электротехнике и электронике, 2016 г., 35 (1), 245-269 Искать в Google Scholar

[12] Хунбо К., Вэньфэй Ю., Шуай Ю., Бинся Т., Цуньсян Ю., Влияние межвиткового короткого замыкания с учетом тока контура на электромагнитное поле синхронного двигателя с постоянными магнитами. и электронная инженерия, 2017, 36 (4), 1028-1042 Поиск в Google Scholar

[13] Любин Т., Хамити Т., Разик Х., Реззуг А., Сравнение анализа конечных элементов и теории функций обмотки для Расчет индуктивностей и крутящего момента синхронной машины сопротивления, IEEE Transactions on Magnetics, 2007, 43 (8), 3406-3410 Поиск в Google Scholar

[14] Smith A.К., Уильямсон С., Смит Дж. Р., Переходные токи и крутящие моменты в асинхронных двигателях с фазным ротором с использованием метода конечных элементов, Proc. Inst. Избрать. Eng. – Elect. Power Appl., 1990, 137 (3), 160–173. Поиск в Google Scholar

[15] Фаиз Дж., Эбрахими Б.М., Акин Б., Тольят Х.А., Анализ переходных процессов с помощью конечных элементов в асинхронных двигателях при смешанном эксцентриситете. IEEE Transactions on Magnetics, 2008, 44 (1), 66–74. Поиск в Google Scholar

[16] Надери П., Шири А., Обнаружение межвиткового короткого замыкания ротора / статора для индукционной машины с насыщаемым ротором, автор: Модифицированный подход магнитного эквивалента, IEEE Transactions on Magnetics, 2017, 53 (7), 1-13 Поиск в Google Scholar

[17] Pietrowski W., Горни К., Вейвлет-анализ крутящего момента и нейронная сеть в обнаружении межвиткового короткого замыкания асинхронного двигателя, Труды 18-го Международного симпозиума по электромагнитным полям в мехатронике, электротехнике и электронной технике, 2017, 1-2 Поиск в Google Scholar

[18] Киа С.Х., Хенао Х., Каполино Г.А., Диагностика неисправности излома стержня в индукционных машинах с использованием дискретного вейвлет-преобразования без оценки скольжения, IEEE Transactions on Industry Applications, 2009, 45 (4), 1395-1404 Поиск в Google Scholar

Поступила: -2.11.2017

Принято: 12.11.2017

Опубликовано в сети: 29.12.2017

© 2017 Войцех Петровский и Конрад Горни

Эта работа находится под лицензией Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Лицензия.

(PDF) Обнаружение межвитковых коротких замыканий в обмотках статора работающих двигателей

1084 IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRONICS, VOL. 47, NO. 5, ОКТЯБРЬ 2000

Рис. 11. Схема подключения обмоток статора экспериментальной машины. Межвитковое замыкание происходит в катушке, размещенной в пазах 1 и 6.

длина пакета статора м;

скорректированное значение длины воздушного зазора

мм;

сопротивление фаз

;

сопротивление стержня ротора

;

Сопротивление концевого кольца ротора

;

индуктивность рассеяния стержня ротора

H;

Индуктивность рассеяния концевого кольца ротора

H.

R

EFERENCES

[1] Отчет комитета IEEE, «Отчет об исследовании надежности крупных двигателей на

промышленных предприятиях», IEEE Trans. Ind. Applicat., Pt. I – III, т. IA-10, pp.

213–252, март / апрель. 1974..

[2] «Усовершенствованные двигатели для коммунальных служб - Том. 1, «Electric Power Re-

search Institute», Пало-Альто, Калифорния, EPRI Rep. EI-4286, Project 1763-2,

1985.

[3] PO Donnel, «Отчет об исследовании надежности крупных двигателей в промышленных предприятиях. и

коммерческих приложений », IEEE Trans.Ind. Applicat., Pt. I и II, т.

ИА-21, вып. 4, pp. 853–872, 1985. Автор-координатор.

[4] О. В. Торсен и М. Дальва, «Методы мониторинга состояния, идентификация и анализ отказов

для высоковольтных электродвигателей в нефтехимической промышленности

», представленная на 8-м Междунар. Конф. Электрические машины и приводы,

Кембридж, Великобритания, 1997.

[5] Дж. Пенман, Дж. Г. Хэдвик и А. Ф. Стронах, «Стратегия защиты

от возникновения неисправностей в электрических машинах», в Proc.2-й

Внутр. Конф. Разработки в области защиты энергосистем, Лондон, Великобритания,

,

, июнь 1980 г., стр. 54–58.

[6] Дж. Пенман, М. Н. Дей, А. Дж. Тейт и В. Э. Брайан, «Мониторинг состояния электрических приводов», Proc. Inst. Избрать. Англ., Пт. В, т. 133, pp.

142–148, май 1986 г.

[7] Дж. Соттиле и Дж. Л. Колер, «Он-лайн метод обнаружения начального нарушения изоляции витков

в двигателях с произвольной обмоткой», представленный на

IEEE Winter Power Meeting, Колумбус, Огайо, фев.1993, Paper 93 WM

021-6 EC.

[8] Дж. Пенман, Х. Г. Седдинг, Б. А. Ллойд и В. Т. Финк, «Обнаружение и определение местоположения

межвитковых коротких замыканий в обмотках статора работающих двигателей

», IEEE Trans. Преобразование энергии, т. 9, pp. 652–658, Dec.

1994.

[9] С. Ф. Фараг, Р. Г. Бартельд и Т. Г. Хабетлер, «Интегрированная оперативная система защиты двигателя

», IEEE Ind. Applicat. Mag., Т. 2, pp. 21–26,

Mar./ Апр. 1996.

[10] Г. Б. Климан, В. Дж. Премерлани, Б. Язычи, Р. А. Кёгл и Дж. Маз-

ereeuw, «Бессенсорная диагностика двигателя в режиме онлайн», IEEE Comput. Прил.

Мощность, об. 10, pp. 39–43, Apr. 1997.

[11] Дж. С. Хсу, «Мониторинг дефектов в асинхронных двигателях через воздушный зазор.

Наблюдение за крутящим моментом», IEEE Trans. Ind. Applicat., Том 31, стр. 1016–1021,

Сентябрь / Октябрь. 1995.

[12] X. Luo, Y. Liao, H. A. Toliyat, A. El-Antalby и T.А. Липо, «Моделирование нескольких связанных цепей

асинхронных машин», IEEE Trans. Ind. Ap-

plicat., Vol. 31, стр. 311–317, март / апрель. 1995.

[13] Г. Йоксимович

´

, М. Джурович

´

и А. Обрадович

´

, «Наклонный и линейный рост

MMF через моделирование слотов - функция обмотки. подход », IEEE Trans.

Преобразование энергии, об. 14, pp. 315–320, сентябрь 1999 г.

[14] F.Филиппетти, Дж. Франческини, К. Тассони и П. Вас, «Методы искусственного интеллекта в диагностике индукционных машин

, включая эффект пульсации скорости», IEEE

Trans. Ind. Applicat., Vol. 34, стр. 98–107, янв. / Февр. 1998.

Гойко М. Йоксимович

´

(M'98) родился в Бе-

ране, Югославия, в 1967 году. Он получил степень бакалавра наук,

магистра и доктора философии. Д. степени от Университета

Черногория, Подгорица, Черногория, Югославия,

1991, 1995 и 2000, соответственно, все в области электротехники

инженерии.

В настоящее время он преподает на кафедре электротехники

, Университет Черногории.

В 1998 году он был почетным приглашенным исследователем

научным сотрудником инженерного факультета Университета

в Абердине, Абердин, Великобритания Его научные интересы

- анализ и моделирование электрических машин, мониторинг состояния

электрических машин. , силовая электроника и управление.

Джим Пенман получил B.Sc. степень

Университет Хериот-Ватт, Эдинбург, Великобритания, доктор философии.

от Университета Данди, Данди, Великобритания, и

докторских наук от Университета Хериот-Ватт,

в 1967, 1974 и 1993 годах соответственно.

В настоящее время он является руководителем инженерного отдела Университета

в Абердине, Абердин, Великобритания. Его исследования

интересуются в области вычислительной электроники

тромагнетика, электромеханики и мониторинга состояния электрических машин

.

Д-р Пенман является научным сотрудником Института инженеров-электриков

, Великобритания и Института инженеров-механиков, Великобритания. Он

получил три премии Института инженеров-электриков

за свою работу и, в 1998 году он был избран членом Королевского общества Эд-

в Бурге.

Обнаружение межвиткового короткого замыкания статора асинхронного двигателя в соответствии с компонентами последовательности тока линии с использованием искусственной нейронной сети

Обнаружение неисправности предназначено для обнаружения неисправности на начальной стадии и немедленного отключения машины, чтобы избежать отказа двигателя из-за неисправности. большой ток короткого замыкания.В этой работе представлена ​​онлайн-диагностика межвиткового замыкания статора трехфазного асинхронного двигателя на основе концепции симметричных компонентов. Математическая модель асинхронного двигателя с повреждением при повороте разработана для интерпретации характеристик машины при неисправности. Модель Simulink трехфазного асинхронного двигателя с межвитковым замыканием статора создана для выделения составляющих последовательности тока и напряжения. Ток обратной последовательности может обеспечить решающий и быстрый метод контроля для обнаружения межвиткового короткого замыкания статора асинхронного двигателя.Изменение на единицу тока обратной последовательности по отношению к току прямой последовательности является основным индикатором неисправности, который импортируется в архитектуру нейронной сети. Выходной сигнал нейронной сети прямого обратного распространения классифицирует уровень короткого замыкания обмотки статора.

1. Введение

Асинхронные двигатели превосходят область электромеханического преобразования энергии. Их надежность, низкая стоимость и высокая производительность делают их самыми популярными двигателями переменного тока.Эти двигатели могут применяться в различных областях, от бытовых приборов до промышленных двигателей большой мощности. В последние годы проблемы отказов в больших асинхронных двигателях стали более значительными. Для диагностики неисправностей важно определить, есть ли в системе неисправность, и найти ее источник [1]. Если неисправность двигателя не будет устранена на ранней стадии, это может привести к повреждению двигателя. Это вызовет остановку промышленного производства.

В [2] упоминается много аварийных ситуаций.Один из них - это случай, когда сломанный стержень ротора вырвался из паза и вызвал повреждение обмотки статора. Неисправности асинхронного двигателя могут быть механическими или электрическими. Основные механические неисправности - это неисправность подшипника [3–5] и поломка стержня ротора [6–10]. На электрическую неисправность влияет качество электроэнергии, подаваемой в сеть переменного тока, колебания частоты, нарушения напряжения и колебания нагрузки. Еще одна неисправность - короткое замыкание обмотки статора [3, 11–14]. Примерно более одной трети всех неисправностей, возникающих в асинхронном двигателе, приходится на неисправность обмотки статора.Короткое замыкание в обмотке статора развивается за очень короткое время и полностью выходит из строя. Обычно межвитковое короткое замыкание перерастает в межобмоточное замыкание, замыкание фазной обмотки и замыкание на землю одной линии, что приводит к поломке двигателя. Обнаружение неисправности обмотки на этапе пуска увеличивает возможность ремонта машины путем ее перемотки или, в больших двигателях, смещения короткозамкнутых катушек.

Традиционные способы контроля неисправностей касались измерения потока утечки [15], частичного разряда [16], гармоник в токе и напряжении статора [17] и т. Д.Последующие исследования, однако, показали, что многие из этих традиционных методов могут быть необычными из-за искажений напряжения питания [18], асимметрии машин [19], случайных последствий отказов статора и ротора и т. Д. Сигнатурного анализа тока двигателя (MCSA ) является важным методом, принятым для мониторинга состояния. Неисправности асинхронного двигателя, такие как проблемы с подшипниками, поломка стержня ротора, аномалии эксцентриситета и неисправности обмотки статора, вызывают изменение амплитуды и частоты сигнатуры тока двигателя [3–9, 11–14].

Прорыв в технологиях формирования сигналов и достижения в области компьютерного программного обеспечения подняли обнаружение неисправностей машин на новый уровень. Большая часть продемонстрированной работы по обнаружению неисправности обмотки статора относится к области частотного анализа. Методы преобразования сигналов, такие как быстрое преобразование Фурье (FFT), S-преобразование, кратковременное преобразование Фурье (STFT), вейвлет-преобразование и преобразования Гильберта, были приняты в сочетании с различными методами классификации, такими как экспертные системы, искусственная нейронная сеть, нечеткая логика. , и поддерживающая векторная машина [20–26] для моторной деградации.

В [27–29] большой интерес был проявлен к искусственной нейронной сети для обнаружения неисправностей асинхронного двигателя. Необходимым условием для создания успешного классификатора ИНС является выбор соответствующих входных данных для каждого случая неисправности. В [27, 28] описывается обнаружение местоположения межвиткового замыкания статора посредством ИНС с учетом параметров частотной области как выбранного входа.

В [29] ИНС применяется для обнаружения серьезности межобмоточного замыкания с выбранным параметром во временной области.В работах [30–33] основное внимание уделяется току обратной последовательности, который возникает из-за несимметричных обмоток.

Большая часть исследовательских работ по обнаружению неисправности обмотки статора асинхронного двигателя основана на анализе частотной области. Если мы выберем линейные токи или линейные напряжения в качестве параметров, рассматриваемых для обнаружения неисправности, анализ во временной области также будет столь же эффективным. Это позволит избежать использования спектрального анализатора и сложных методов преобразования сигналов, что значительно упрощает системный блок обнаружения неисправностей.Цель состоит в том, чтобы определить универсальный метод диагностики для обнаружения неисправности обмотки и уровня ее серьезности без данных о конструкции двигателя и со знанием параметров неисправности из анализа во временной области.

В этой работе мы пытаемся найти метод обнаружения повреждения обмотки статора на основе удельного значения составляющих последовательности тока во временной области и классифицировать серьезность повреждения с помощью искусственной нейронной сети. Здесь сеть была обучена с полным диапазоном входных векторов, полученных из модели Simulink.Входной вектор NN содержит экспериментальные значения до возможного диапазона и значения Simulink для завершения входного набора. Это обеспечивает хорошо обученную сеть. Значения моделирования хорошо согласуются с экспериментальными значениями. Обнаружение неисправностей на начальном этапе увеличивает жизнеспособность ремонта машины, а устранение неисправностей в зародыше позволяет избежать электрических искр и взрывов.

В следующем сеансе подробно рассматривается математическое моделирование асинхронного двигателя с повреждением обмотки статора. Используя эти математические уравнения, в Simulink создается модель, которая описана в Разделе 3.Метод классификации, используемый для обнаружения неисправности, подчеркивается в разделе 4.

2. Математическое моделирование неисправности витка обмотки статора

Рассматривается трехфазный асинхронный двигатель с повреждением однофазной обмотки статора, где β - это доля закороченных витков. Обмотка в этой фазе состоит из двух частей - витков с коротким замыканием и витков без повреждения. Уравнения машины в переменных abc для симметричного двигателя с повреждением одной обмотки могут быть выражены как [34–36].Здесь мы предположили, что индуктивность рассеяния закороченных витков равна, где - индуктивность рассеяния по фазе, а полное сопротивление короткого замыкания - резистивное. Где

Матрицы сопротивлений уравнения (1) следующие:

Суммируя первые два строки уравнения (1), где

Матрицы индуктивности изменяются как

Уравнения напряжения и магнитной связи для закороченных витков ( β s 2 ) равны

. abc переменные:

Матрицы индуктивности задаются формулами (9) - (11)

3.Анализ компонентов последовательности и извлечение параметров

Симметричные компоненты - надежный инструмент для анализа и решения проблем любой несбалансированной системы. Симметричные компоненты являются надежными индикаторами повреждений статора. В принципе, симметричные (исправные) двигатели, питаемые от симметричных трехфазных источников напряжения, не создают токов обратной последовательности. При возникновении короткого замыкания симметрия будет нарушать и генерировать токи обратной и нулевой последовательности. Что касается практики симметричных компонентов, три набора симметричных сбалансированных фаз выводятся из любого набора несимметричных параметров.Они распознаются как компоненты положительной, отрицательной и нулевой последовательности. Используя преобразование Fortescue, задаваемое уравнением (12), симметричные компоненты ( I P , I N , I 0 ) вычисляются из несбалансированных фазных токов ( I a , I b , I c ). Где.

По сути, трехфазный асинхронный двигатель представляет собой симметричную систему в нормальных условиях и вырабатывает только токи прямой последовательности.Он генерирует положительную, отрицательную и нулевую последовательность, когда симметрия нарушается во время аварийной ситуации.

Программа MATLAB используется для создания имитационной модели трехфазного двигателя с повреждением одной из фазных обмоток. Из-за сложности создания неисправности и экспериментального измерения фазных токов для высоких значений процентного короткого замыкания мы вынуждены создать модель Simulink. Simulink асинхронного двигателя с закорачиванием обмотки статора построен на основе фундаментальных уравнений, упомянутых в разделе 2.Модель Simulink двигателя с межвитковым замыканием показана на рисунке 1.


Модель смоделирована для различных уровней короткого замыкания в однофазной обмотке, а значения фазных токов сохранены в рабочем пространстве MATLAB. Из этих значений рассчитываются ток обратной последовательности, ток прямой последовательности и токи нулевой последовательности. Фазные токи и токи последовательности для различных уровней повреждения приведены в таблице 1.

10,8607

% короткого замыкания в обмотке фазы A Значения фазного тока (A) Составляющая последовательности значений тока
I a I b I c I 12 положительный 6 9023

9024 9024 отрицательный I ноль


0 10.1651 10,162 10,165 10,0248 0 0
0,233 10,252 10,17 10,1705 10,0287 0,00127 10,0287 10,0287 10,1707 10,1705 10,0329 0,0085 0,0085
0,7 10,4259 10,17 10,1705 10.037 0,0127 0,0127
0,933 10,5129 10,17 10,1705 10,0411 0,0169 0,0169 1099 1099 1099 1099 0,0212
1,4 10,6867 10,17 10,1705 10,0493 0,0254 0.0254
1,633 10,7737 10,17 10,1703 10,0534 0,0296 0,0296
1,867 10,8607 10,8607 2,1 10,9476 10,17 10,1703 10,0615 0,0381 0,0381
2,333 11.0345 10,17 10,1705 10,0656 0,0423 0,0423
3,5 11,1932 10,17 10,1704 10,1704 10,1498 0,1309 0,1309
5,833 11,5174 10,17 10.Снимка 1704 +10,1951 0,1784 0,1784
7 11,6899 10,17 10,1704 10,2406 0,2255 0,2255
8,167 11,8631 10,17 10,1704 10,2859 0,2737 0,2737
9,333 12,0455 10,17 10,1702 10,3337 0.3238 0,3238
10,5 12,2366 10,17 10,1702 10,3825 0,3755 0,3755
28
27 по одной фазе за раз. Степень серьезности неисправности постепенно повышалась с нуля. Обнаружено, что составляющая тока обратной последовательности постепенно увеличивается с увеличением уровня повреждения.

Данные Simulink проверены путем проведения экспериментов на трехфазных асинхронных двигателях мощностью 5 и 1 л.с. В эксперименте используются трехфазные асинхронные двигатели фирмы Kirloskar Electric мощностью 5 л.с., 1430 об / мин, 415 В и 10 А, а также цифровой осциллограф DS 1150. Схема экспериментальной установки межвиткового замыкания статора показана на рисунке 2. Межвитковое замыкание создается за счет снятия ленты с одной из фазных обмоток. В таблице 2 представлено сравнение значений фазного тока обмотки с закороченными витками экспериментальной установки и модели Simulink того же номинального двигателя.


Моделирование5, экспериментальные значения сопоставимы, значения являются сопоставимыми. процент обоих значений очень низок, что доказывает подлинность модели Simulink.

Для двигателя мощностью 5 л.с. полученные значения тока практически сравниваются с значениями, полученными с помощью математической модели, описанной в разделе 2.Для расчета используются следующие параметры обмотки: сопротивление статора, R с = 0,2777 Ом Сопротивление ротора, R r = 0,183 Ом Индуктивность статора, л с = 0,0553 H Индуктивность ротора, L r = 0,056 H Взаимная индуктивность, L м = 0,0538 H

Процент ошибок значений моделирования со значениями математической модели, перечисленными в таблице 3, очень низкий.Выходные данные сравнения показывают соответствие или доказывают правильность модели Simulink.


S. no% неисправности в обмотке фазы A Значения фазного тока (A) получены из Процент ошибки
Эксперимент

1 0 10,2 10,1651 0,0034216
2 0,7 10,4 10.4259 −0,0024904
3 1,4 10,7 10,6867 0,00124299
4 2,1 10,97 −1 11,2 11,1932 0,000607142
6 7 11,7 11,6899 0,000
7 10.5 12,2 12,2366 −0,00300
8 15 12,6 12,6254 −0,00201587


98


S. no β (доля закороченных витков) Значения фазного тока (A) Процент ошибки
Математическая модель Математическая модель
1 0,007 10,386 10,4259 -0.00384171
2 0,014 10,695 10,6867 0,007760636
3 0,021 10,921 10,9473 10,921 10,9477 10,9477 −0,001786831
5 0,07 11,684 11,6899 −0,00504964
6 0.105 12,243 12,2366 0,0005227477
7 0,15 12,630 12,6254 0,0036421219
0127 8

Смоделированные значения сравниваются с практическими значениями, а также с аналитическими значениями математической модели. Средний процент ошибки значений фазного тока, полученных в результате эксперимента и моделирования, равен 0.00249. Средний процент ошибки моделируемых значений с аналитическими значениями математической модели составляет 0,0051. Результат сравнения показывает соответствие и доказывает правильность модели Simulink.

Изменение на единицу тока обратной последовательности по отношению к току прямой последовательности считается основным входным параметром для классификации серьезности уровня повреждения в фазных обмотках. Случай 1: с нулевым процентом короткого замыкания (исправный) I отрицательный = 0 I положительный = 10.0248 Итак, δ = 1 Случай 2: ошибка поворота 1,4 процента I отрицательный = 0,0254 I положительный = 10,0493 δ = (10,0493 - 0,0254) / 10,0493 = 0,997472461

Значение δ для различных уровней короткого замыкания приведено в таблице 4. Выбор эффективного параметра очень важен при обнаружении неисправности наряду с выбором классификатора.

87 8

С.№ Процент короткого замыкания в фазной обмотке δ = [ I положительный - I отрицательный ] / I положительный

1 1
2 0,233 0,99958121
3 0,467 0,99
4 0,7 0.998734682
5 0,933 0,998316917
6 1,167 0,997889539
1,867 0,99663929
10 2,1 0,996213288
11 2,333 0.995797568
12 3,5 0,99 8,167 0,9733
17 9,333 0,968665628
18 10,5 0.963833373

Обобщающая способность параметра индикатора неисправности ( δ ) проверена для пяти двигателей. Характеристики двигателей (от I до V), рассматриваемых для анализа: M I- 1,1 кВт, 400 В, 50 Гц, 1447 об / мин, 2,7 A M II- 5,5 кВт, 400 В, 50 Гц, 1457 об / мин, 11,6 A M III- 55 кВт, 400 В, 50 Гц, 1480 об / мин, 102 A M IV-110 кВт, 400 В, 50 Гц, 1487 об / мин, 194 A M V-250 кВт, 400 В, 50 Гц, 1488 об / мин, 445 A

Значение δ изменяется от 1 до 0.95 для уровней короткого замыкания от 0% до 15%. В этом случае входной вектор для NN или значений индикатора неисправности ( δ ) идентичен для всех двигателей для определенного уровня неисправности. На рис. 3 показано изменение значений δ при различных уровнях межвиткового замыкания для анализируемых двигателей.


4. Нейронная сеть для классификации

Искусственные нейронные сети снисходительны к шуму и быстро реагируют, поэтому их можно использовать для обнаружения неисправностей в реальном времени [27–29].Поскольку невозможно создать справочную таблицу, в которой хранятся данные для всех условий, для классификации неисправности используется нейронная сеть с прямой связью. Ожидая максимальной точности от обученной нейронной сети, входной вектор создается с использованием возможных экспериментальных значений и значений Simulink для высокого процента короткого замыкания. Различные процессы, задействованные в работе по определению степени серьезности короткого замыкания в обмотке статора, описаны на блок-схеме (рисунок 4).


Проектирование и разработка нейронных сетей включает подготовку набора входных данных для нейронной сети, выбор структуры сети, обучение сети, тестирование и оценку классификатора.

Обратное распространение (BP), которое является наиболее популярным методом обучения с учителем, используется для этого процесса. Этот алгоритм обучения увеличивает эффективность сети за счет минимизации ошибки, поэтому градиент кривой ошибки уменьшается.

Входными данными в NN является массив из значений δ . Целевое значение фиксируется для каждого значения ввода, δ . Как входные данные, так и целевые значения для различных уровней классификации показаны в таблице 5. Набор данных для обучения выбран таким образом, чтобы он содержал фактические практические значения до максимального измеряемого значения во время короткого замыкания и полный диапазон значений из моделирования.

% уровень87595

X = ( I положительный - I отрицательный ) / I положительный Целевое значение классификатора ANN

1 10000 0
0,99958121 10023 0,233
0.99 10046 0,467
0,998734682 10070 0,7
0,998316917 10093 0,933
0,997889539 10116 1,167
0,997472461 10140 1,4
0,997055722 10163 1,633
0,99663929 10186 1.867
0,996213288 10210 2,1
0,995797568 10233 2,333
0,9 10350 10350 10350 10583 5,833
0,977979806 10700 7
0,9733 10816 8.167
0,968665628 10933 9,333
0,963833373 11050 10,5
0,95

45

11166 11,667
0,95449383 11333 13,333
0,954113909 11500 15
0,954000839 11667 16,667
0,948959154 11800 18
0.943823196 11916 19,167
0,938604651 12033 20,334

Целевое значение состояния ветра 100002. Целевое значение фиксировано как 1xxxx, где xxxx представляет собой xx.xx% уровень короткого замыкания. Целевое значение для уровня серьезности 00,23% - 10023, для уровня серьезности 01,40% - 10140 и для серьезности 23,17% - 12317.

Производительность алгоритма зависит от настройки скорости обучения.Очень низкая скорость обучения приведет к увеличению времени схождения, а очень высокая скорость обучения может привести к колебаниям и нестабильности алгоритма.

Обучение обратному распространению с адаптивной скоростью обучения реализовано с функцией градиентного спуска. Используется передаточная функция сигмоида с гиперболическим тангенсом, которая вычисляет выход слоя из его чистого входа. Функция среднеквадратичной нормализованной производительности ошибок измеряет производительность сети в соответствии со средним квадратом ошибок, когда она включена в процесс обучения, повышает эффективность корректировки синаптического веса.Очень низкая MSE отражает то, что желаемый выход и выходы ИНС близки друг к другу, и, таким образом, сеть хорошо обучена.

5. Проверка результатов и производительности

Предложенные сети были подвергнуты обучению с входными сигналами, как описано в разделе 4. Анализируя график производительности и регрессии сетей, было обнаружено, что нейронные сети хорошо реагировали на обучающие и проверочные образцы. . Проведение валидации сети дало 100% точность (с 50 выборками).Таким образом, процент точности рассчитывается с ошибкой между целевым значением и фактическим выходным вектором. Полученный уровень точности составляет 99,05%. График производительности нейронной сети представлен на рисунке 5. Критерий остановки устанавливается со среднеквадратической ошибкой 1,02 e - 005.


NN с 2 скрытыми слоями и числом нейронов в скрытых слоях как 16 и 1, соответственно, показывает наивысшую точность 99,6%.

Проведено сравнение производительности нейронных сетей, которые питаются трехфазными токами на входе и δ на входе.Нейронная сеть с δ в качестве входного вектора показывает устойчивое увеличение точности в процентах. График на рисунке 6 показывает процентную точность нейронной сети при обучении с фазными токами в качестве входного вектора и при обучении с предложенным индикатором неисправности δ в качестве входного вектора, где δ = ( I P - I N ) / I P .


6. Заключение

Это исследование направлено на достижение прогресса, а также на упрощение области мониторинга состояния и обнаружения неисправностей в асинхронном двигателе.Контроль тока обратной последовательности - один из самых простых, но надежных и надежных методов обнаружения короткого замыкания статора. Уместно указать, что выбор индикатора неисправности очень важен в процессе классификации. В этой работе изменение на единицу тока обратной последовательности с током прямой последовательности рассматривается как индикатор неисправности и, таким образом, считается более обобщенным методом обнаружения повреждений обмотки статора между витками. В то время как фазный ток считается индикатором неисправности, входной вектор NN отличается для разных двигателей.Если взять δ в качестве индикатора неисправности, входной вектор NN будет одинаковым для разных двигателей из-за его природы на единицу.

Рассматриваемый параметр неисправности выводится из временной области, что позволяет избежать использования сложных методов преобразования сигнала, используемых в частотной области для обнаружения неисправностей.

В работе представлено применение нейронной сети для классификации межвиткового замыкания статора. Сеть обучается с полным диапазоном входного вектора с использованием экспериментальных значений (для небольшого уровня сбоя), а также значений Simulink (для высокого уровня сбоя).Таким образом, NN хорошо обучена с полным набором данных. Моделирование Simulink помогает создать бесконечную базу данных, что невозможно с помощью экспериментов. Работа NN оказывается точной и быстрой. Обнаружение неисправностей на начальном этапе увеличивает возможность ремонта машины и позволяет избежать риска возгорания и взрыва. Дальнейшее расширение NN возможно с учетом обнаружения других электрических и механических неисправностей, возможных в асинхронном двигателе.

Доступность данных

В статью включены данные модели Simulink, используемые для расчета параметров, а также данные обучения и тестирования нейронной сети, используемые для подтверждения результатов этого исследования.В статью включены сводные данные, которые используются для проверки обобщения пяти различных двигателей.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Выражение признательности

Эта работа была выполнена в современной лаборатории защиты энергосистем, Департамент электротехники и электроники, Технологический колледж KCG, Ченнаи, Индия. Лаборатория создана в рамках схемы FIST (Фонд улучшения научно-технической инфраструктуры) при поддержке Департамента науки и технологий (DST) правительства Индии.

Экспериментальная диагностика межвитковой неисправности статора и несимметричного напряжения питания асинхронного двигателя с использованием MCSA и DWER | Хечехоучей

С. Кармакар, С. Чаттопадхьяй, М. Митра и С. Сенгупта, Диагностика неисправностей асинхронных двигателей, т. 25: Springer, 2016.

.

B. Bessam, A. Menacer, M. Boumehraz и H. Cherif, "Обнаружение неисправностей сломанной шины ротора в асинхронном двигателе при низкой нагрузке с помощью нейронной сети", транзакции ISA, vol. 64, стр. 241-246, 2016.

М.А. Шейх, Н. М. Нор, Т. Ибрагим и С. Т. Бахш, "Аналитический и экспериментальный подход к диагностике несбалансированного напряжения питания", Arabian Journal for Science and Engineering, vol. 43, стр. 2735-2746, 2018.

М. Аль-Бадри, П. Пиллэй и П. Анжерс, «Новый алгоритм оценки эффективности на месте для трехфазных асинхронных двигателей, работающих с искаженными несимметричными напряжениями», IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 53, стр. 5338-5347, 2017.

К.С.Гейд, Х.W. Ping, M. Khalid и A. L. Salih, "Диагностика неисправностей асинхронного двигателя с использованием MCSA и FFT", Электротехника и электроника, т. 1. С. 85-92, 2011.

Н. Лашкари, Дж. Поштан, Х. Ф. Азгоми, «Моделирование и экспериментальное исследование поворотов обмотки статора и диагностика сбоев несимметричного напряжения питания в асинхронных двигателях с использованием искусственных нейронных сетей», ISA Transactions, vol. 59, стр. 334-342, 2015.

М. Сахрауи, А. Гоггал, С. Гедиди и С. Э.Zouzou, "Обнаружение межвиткового короткого замыкания в асинхронных двигателях с помощью метода Парка – Гильберта", International Journal of System Assurance Engineering and Management, vol. 5. С. 337-351, 2014.

.

Б. Бессам, А. Менасер, М. Бумэраз и Х. Шериф, "Вейвлет-преобразование и методы нейронной сети для диагностики и определения местоположения межвиткового короткого замыкания в асинхронном двигателе", Международный журнал системной инженерии и управления, вып. 8. С. 478-488, 2017.

.

Ф.Бабаа, А. Хеззар и М. эль-камель ОУМААМАР, «Экспериментальное исследование и сравнительное исследование межвитковых коротких замыканий и несимметричного напряжения питания в асинхронных машинах», Frontiers in Energy, vol. 7. С. 271-278, 2013.

.

J.-H. Юнг, Ж.-Дж. Ли и Б.-Х. Квон, «Онлайн-диагностика асинхронных двигателей с использованием MCSA», IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 53, стр. 1842-1852, 2006.

Дж. Пенман, Х. Седдинг, Б. Ллойд и В. Финк, «Обнаружение и определение местоположения межвитковых коротких замыканий в обмотках статора работающих двигателей», IEEE Transactions on Energy Conversion, vol.9. С. 652-658, 1994.

.

F. J. Vedreño Santos, «Диагностика электрических индукционных машин в нестационарных режимах, работающих в случайно меняющихся условиях», 2013.

С. Делеану, Г. фон Липински, М. Иордаче, М. Станкулеску и Д. Никулае, «Оценка характеристик трехфазного асинхронного двигателя, работающего в условиях несимметричного источника питания», в 8-й Международной конференции по современной энергетике 2019 г. Системы (МПС), 2019, стр. 1-10.

С.С.Рефаат и Х. Абу-Руб, «Диагностика на основе ИНС зарождающихся неисправностей витков обмотки статора для трехфазных асинхронных двигателей при наличии несимметричного напряжения питания», в Ежегодной конференции IECON 2015-41-й ежегодной конференции Общества промышленной электроники IEEE, 2015 г. С. 005328-005334.

М. А. Шейх, Н. М. Нор и Т. Ибрагим, «Новый метод обнаружения несимметричного напряжения питания в трехфазном асинхронном двигателе», Jurnal Teknologi, вып. 78, 2016.

Диагностика межвиткового замыкания обмотки ротора в генераторе

[1] Дж.Пенман и Х. Цзян: Обнаружение коротких замыканий статора и обмотки ротора в синхронных генераторах путем анализа гармоник тока возбуждения, в Международной конференции по возможностям и достижениям в международной электроэнергетике (1996).

DOI: 10.1049 / cp: 19960135

[2] С.Нанди, Х.А. Тольят и Л. Сяодун: IEEE Transactions on Energy Conversion, vol. 20 (2005), стр. 719-729.

[3] Б. Васеги, Н.Такорабет, Ф. Мейбоды-Табар: прогресс в исследованиях в области электромагнетизма (PIER), т. 95 (2009), стр. 1-18.

DOI: 10.2528 / pier0

04

[4] Ю На, Ли Юнган, Фань Тяньминь и Ян Чжицянь, в: Исследование межвиткового короткого замыкания в обмотке ротора турбогенератора на основе информации об одностороннем отказе и метода вейвлет-анализа, Труды Восьмой Международной конференции по электрическим машинам и системам , т.3 (2005).

DOI: 10.1109 / icems.2005.202959

[5] П.Дж. Тавнер: IET Electr. Power Appl., Vol. 2, № 4 (2008), стр 215-247.

Моделирование и обнаружение межвиткового замыкания обмотки статора синхронных двигателей с постоянными магнитами с использованием сигнатурного анализа тока статора

Автор

Abstract

Многие исследователи были привлечены проблемами обнаружения, диагностики и мониторинга неисправностей электрических машин, которые обеспечивают раннее предупреждение, которое может помочь спланировать необходимое обслуживание, чтобы избежать катастрофических последствий.Во многих статьях представлены обзоры и сравнение методов мониторинга условий и диагностики неисправностей для асинхронных машин, но не для машин с постоянными магнитами. В этой статье получена динамическая модель повреждения для роторной машины с поверхностным монтажом PMSM при межвитковом нарушении изоляции. Данная модель позволяет исследовать место и степень повреждения обмотки статора с помощью электрической цепи с магнитной связью. Для достижения этой цели разработана точная математическая модель, которая может описывать как исправные, так и неисправные состояния.Для автоматического обнаружения короткого замыкания обмотки статора и оценки серьезности повреждения использовалась спектральная плотность мощности (СПМ). Было обнаружено, что амплитуда третьей гармоники тока является наиболее отличительной характеристикой для определения коэффициента короткого замыкания SPMSM.

Рекомендуемое цитирование

  • Ясса Н. и Рачек М., 2020. « Моделирование и обнаружение межвиткового замыкания обмотки статора синхронных двигателей с постоянными магнитами с использованием сигнатурного анализа тока статора », Математика и компьютеры в моделировании (MATCOM), Elsevier, vol.167 (C), страницы 325-339.
  • Обращение: RePEc: eee: matcom: v: 167: y: 2020: i: c: p: 325-339
    DOI: 10.1016 / j.matcom.2018.04.012

    Скачать полный текст от издателя

    Поскольку доступ к этому документу ограничен, вы можете поискать его другую версию.

    Исправления

    Все материалы на этом сайте предоставлены соответствующими издателями и авторами. Вы можете помочь исправить ошибки и упущения. При запросе исправления укажите дескриптор этого элемента: RePEc: eee: matcom: v: 167: y: 2020: i: c: p: 325-339 .См. Общую информацию о том, как исправить материал в RePEc.

    По техническим вопросам, касающимся этого элемента, или для исправления его авторов, названия, аннотации, библиографической информации или информации для загрузки, обращайтесь: (Nithya Sathishkumar). Общие контактные данные провайдера: http://www.journals.elsevier.com/mat Mathematics-and-computers-in-simulation/ .

    Если вы создали этот элемент и еще не зарегистрированы в RePEc, мы рекомендуем вам сделать это здесь.Это позволяет связать ваш профиль с этим элементом. Это также позволяет вам принимать потенциальные ссылки на этот элемент, в отношении которых мы не уверены.

    У нас нет ссылок на этот товар. Вы можете помочь добавить их, используя эту форму .

    Если вам известно об отсутствующих элементах, цитирующих этот элемент, вы можете помочь нам создать эти ссылки, добавив соответствующие ссылки таким же образом, как указано выше, для каждого ссылочного элемента. Если вы являетесь зарегистрированным автором этого элемента, вы также можете проверить вкладку «Цитаты» в своем профиле RePEc Author Service, поскольку там могут быть некоторые цитаты, ожидающие подтверждения.

    Обратите внимание, что исправления могут занять пару недель, чтобы отфильтровать различные сервисы RePEc.

    Короткое замыкание обмотки двигателя, как устранить неисправность?

    автор: : Enneng 2020-07-31

    Короткое замыкание обмотки двигателя, как устранить неисправность? 2019 - 07 - 30 из-за большого тока двигателя слишком велик и изменения напряжения питания и однофазной работы, механические, производственные ушибы плохое повреждение изоляции, вызванное такими, как межвитковое замыкание обмотки, короткое замыкание между обмотками, межэлектродное межфазное короткое замыкание обмотки и короткое замыкание обмотки схема.1. Явление неисправности иона в распределении магнитного поля, несбалансированный трехфазный ток и вибрация и шум двигателя при работе, серьезные, когда двигатель не может запуститься, и большой ток короткого замыкания в катушке короткого замыкания, приводят к быстрому нагреву катушки и сгорел. 2. Старение изоляции вызывает длительную перегрузку двигателя, теряя изоляционную функцию; Повреждение изоляции провода; Воздействие влаги на обмотку снижается из-за пробоя изоляции; Концевой, а не амортизирующий слой изоляционного материала или пластмассовое повреждение; Повреждение изоляции провода концевого соединения; Или был поражен пробоем изоляции от перенапряжения молнии; Трение между ротором и повреждением изоляции торца обмотки статора; Слишком много металлических инородных тел попадает внутрь двигателя и загрязняется маслом.3. Проверьте метод ( 1) Метод внешнего наблюдения. Наблюдение за распределительной коробкой, конец обмотки с подгоранием или без, перегрев обмотки после отпуска темно-коричневый, имеет неприятный запах. ( 2) Метод контроля температуры. Работа без нагрузки в течение 20 минут ( Обнаруженное ненормальное надо сразу прекратить) Будь то детали, используя руку, чтобы коснуться обмотки более нормальной температуры. ( 3) Метод эксперимента с электричеством. При измерении тока измерителем, если ток одной фазы слишком велик, указывают на короткое замыкание фазы.( 4) Осмотр моста. При измерении сопротивления обмотки постоянному току общая разница не должна превышать 5%, например, более чем небольшая, сопротивление короткого замыкания фазы. ( 5) Метод обнаружения короткого замыкания. Произошло короткое замыкание тестируемой обмотки, листовая сталь может создавать вибрацию. ( 6) Метод мультиметра или мегомметра. Любое измерение сопротивления изоляции двухфазной обмотки, если оно очень мало или равно нулю, показывает, что двухфазная обмотка имеет короткое замыкание. ( 7) Метод падения напряжения.После трех последовательно включенных обмоток на безопасный переменный ток низкого напряжения (переменного тока) в ходе исследования была измерена группа небольших неисправностей. ( 8) Текущий метод. Двигатель работает без нагрузки, для измерения трехфазного тока, в двухфазном переключателе, измерения и контраста, если он не изменяется с помощью переключателя питания, большой ток фазной обмотки имеет короткое замыкание. 4. Метод обработки короткого замыкания ( 1) Короткое замыкание в конце. Имеются изоляционные материалы для отделения точки короткого замыкания, также может быть провод с двойной изоляцией, для высыхания краски.( 2) Короткое замыкание онлайн-слота. После размягчения выясняем ремонт точки короткого замыкания, обратно в корыто, затем высыхание краски. ( 3) Короткая линия поворачивает менее 1/12 каждой фазной обмотки, серийное количество поворотов все сокращает маршрут, соединяет проводящую часть, образуя замкнутую петлю, срочное использование питания. ( 4) Обмотка точки короткого замыкания при количестве витков более 1/12, демонтировать все перемотки. A: изменить метод скорости двигателя постоянного тока под a: шаговый двигатель имеет несколько режимов

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *